CN209558997U - 旋射流换热器管束 - Google Patents
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Abstract
旋射流换热器管束，涉及换热器领域，包括管板和与管板相连的多个换热管，该旋射流换热器管束还包括旋流板和射流板，旋流板包括多个扇叶，每个扇叶上设有供换热管穿过的第一通孔，射流板为圆锥形或圆板形，射流板上设有供换热管穿过的第二通孔和第一射流孔，第一射流孔与穿过第一射流孔的换热管的外壁之间形成供壳程流体通过的间隙，每个换热管通过第一通孔穿过旋流板的扇叶，通过第二通孔和第一射流孔穿过射流板。本实用新型涉及的旋射流换热器管束，扇叶形式的旋流板可以加速壳程流体流动，射流板使流体反复折返流动，强化壳程流体传热；有效降低壳程流体压降、壳程流体换热死区小、管束抗振性能好，符合高效节能环保的技术要求。
Description
技术领域
本实用新型属于换热器领域，更具体地，涉及一种旋射流换热器管束。
背景技术
传统管壳式旋流板换热器管束结构简单、技术成熟、适用广泛，但该管束引导换热器壳程流体蛇形流动时存在流动死区、压力阻力降大、传热效率低、管束易振动等缺点。
如图1所示，螺旋旋流板换热器管束引导壳程流体以螺旋运动方式与换热管内流体进行换热，提高了换热效率，降低了流动阻力，但该结构存在螺旋旋流板折流三角区漏流问题。如图2所示，扇叶形折流板换热器管束流体靠近壳体边壁处流体流速快、流量大，而管束中心处流体流速缓慢、流量很小。因此，期待开发一种旋射流换热器管束，不但避免螺旋旋流板换热器管束三角区漏流和扇叶形折流板换热器管束流体分布不均匀等缺陷，而且通过壳程流体在射流板的缝隙贴壁射流和旋流板的强化旋流作用强化了换热器壳程流体传热。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种旋射流换热器管束，在换热效率高、流动阻力小的基础上，通过壳程流体在射流板的缝隙贴壁射流和旋流板的强化旋流作用强化了换热器壳程流体传热。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种旋射流换热器管束，包括管板和与管板相连的多个换热管，所述旋射流换热器管束还包括旋流板和射流板，所述旋流板包括多个扇叶，每个扇叶上设有供所述换热管穿过的第一通孔，所述射流板为圆锥形或圆板形，所述射流板上设有供所述换热管穿过的第二通孔和第一射流孔，所述第一射流孔与穿过所述第一射流孔的所述换热管的外壁之间形成供壳程流体通过的间隙，每个所述换热管通过所述第一通孔穿过所述旋流板的扇叶，通过所述第二通孔和第一射流孔穿过所述射流板。
优选地，所述旋流板和所述射流板均为多个，且沿所述换热管的轴向，所述旋流板与所述射流板交替设置。
优选地，所述旋射流换热器管束包括一个所述射流板和至少一个所述旋流板，且沿所述旋射流换热器管束的轴向，壳程流体依次流经所述射流板和至少一个所述旋流板，或依次流经至少一个所述旋流板和所述射流板；或者，所述旋射流换热器管束包括多个所述射流板和多个所述旋流板，且沿所述换热管的轴向，或者相邻所述射流板之间设置一个或多个所述旋流板。
优选地，所述扇叶在垂直于所述换热管轴向的平面上的投影为扇形，所述扇叶与垂直于所述换热管轴向的平面之间的夹角为所述扇叶的旋转角，所述旋转角大于0°且小于90°。
优选地，所述射流板为圆锥形，所述圆锥形的母线与底面之间的夹角为所述射流板的倾斜角，所述倾斜角大于0°且小于90°。
优选地，所述第一射流孔在垂直于所述换热管轴向的平面上的投影为圆形、花瓣形或多边形。
优选地，所述第一射流孔与穿过所述第一射流孔的所述换热管的外壁之间的间隙为2-10mm。
优选地，每个所述射流板的中心设有导流孔。
优选地，所述扇叶的直边上设有锯齿。
优选地，每个所述旋流板包括2-30个扇叶。
本实用新型涉及的一种旋射流换热器管束，其有益效果在于：扇叶形式的旋流板可以加速壳程流体流动，射流板上设置导流孔和第一射流孔，使流体反复折返流动，强化壳程流体传热；换热效率高，流动阻力小，流体分布均匀；通过壳程流体在射流板的缝隙贴壁射流和旋流板的强化旋流作用强化了换热器壳程流体传热；能够有效降低壳程流体压降、壳程流体换热死区小、管束抗振性能好，符合高效、节能环保的技术要求。
本实用新型的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了现有技术中螺旋旋流板换热器管束的结构示意图；
图2示出了现有技术中扇叶形折流板换热器管束的结构示意图；
图3示出了本实用新型的示例性实施例的旋射流换热器管束的结构示意图；
图4示出了本实用新型的示例性实施例的旋射流换热器管束中圆板形射流板的结构示意图；
图5示出了本实用新型的示例性实施例的旋射流换热器管束中第一射流孔的不同形状的投影示意图；
图6示出了本实用新型的示例性实施例的旋射流换热器管束中圆锥形射流板的结构示意图；
图7示出了本实用新型的示例性实施例的旋射流换热器管束中旋流板的扇叶的结构示意图；
图8示出了本实用新型的示例性实施例的旋射流换热器管束中锯齿边的旋流板的扇叶的结构示意图；
图9示出了本实用新型的示例性实施例的旋射流换热器管束中流体流向示意图；
附图标记说明：
1管板，2旋流板，3射流板，4换热管，5定距管，6拉杆，7导流孔。
具体实施方式
下面将更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然以下描述了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。
为解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种旋射流换热器管束，包括管板和与管板相连的多个换热管，该旋射流换热器管束还包括旋流板和射流板，旋流板包括多个扇叶，每个扇叶上设有供换热管穿过的第一通孔，射流板为圆锥形或圆板形，射流板上设有供换热管穿过的第二通孔和第一射流孔，第一射流孔与穿过第一射流孔的换热管的外壁之间形成供壳程流体通过的间隙，壳程流体穿过该间隙形成缝隙贴壁射流，每个换热管通过第一通孔穿过旋流板的扇叶，通过第二通孔和第一射流孔穿过射流板。
第一通孔和第二通孔均用于支撑固定换热管；第一射流孔用于壳程流体通过。第一通孔与第二通孔的正投影均为圆形，且该投影圆孔径符合热交换器的标准规定。
扇叶形式的旋流板可以加速壳程流体流动，射流板上第一射流孔能够使流体反复折返流动，强化壳程流体传热；换热效率高，流动阻力小，流体分布均匀；通过壳程流体在射流板的缝隙贴壁射流和旋流板的强化旋流作用强化了换热器壳程流体传热；能够有效降低壳程流体压降、壳程流体换热死区小、管束抗振性能好，符合高效、节能环保的技术要求。
优选地，旋流板和射流板均为多个，且沿换热管的轴向，旋流板与射流板交替设置。
优选地，旋射流换热器管束包括一个射流板和至少一个旋流板，且沿旋射流换热器管束的轴向，壳程流体依次流经射流板和至少一个旋流板，或依次流经至少一个旋流板和射流板；或者，旋射流换热器管束包括多个射流板和多个旋流板，且沿换热管的轴向，相邻射流板之间设置一个或多个旋流板。
优选地，扇叶在垂直于换热管轴向的平面上的投影为扇形，扇形的外缘为弧形边，扇叶与垂直于换热管轴向的平面之间的夹角为扇叶的旋转角，旋转角大于0°且小于90°。每个旋流板中的扇叶的旋转角均相同，每个旋流板中的扇叶的圆心位置均相同，且相邻扇叶之间设有供流体通过的间隙。扇叶的旋转角的角度依据流动特性而定。
优选地，将一段圆柱体沿其轴线等分为多个等圆心角的三棱柱，每个三棱柱均包括三个侧面和两个端面，三个侧面为两个矩形面和一个弧面，两个端面均为扇形面；其中，两个矩形面的相交线为三棱柱的顶角棱边，取该顶角棱边或其延长线上任一点、一个端面的扇形面的弧边与一个矩形面的交点和另一个端面的扇形面的弧边与另一个矩形面的交点，三点所在的平面即为旋流板中单个扇叶的扇形。
优选地，射流板为圆锥形，圆锥形的母线与底面之间的夹角为射流板的倾斜角，倾斜角大于0°且小于90°。
优选地，第一射流孔在垂直于换热管轴向的平面上的投影为圆形、花瓣形或多边形，如三角形、方形、菱形、五边形等。
优选地，第一射流孔的最大径大于换热管的外径。
优选地，第一射流孔与穿过第一射流孔的换热管的外壁之间的间隙为2-10mm。
优选地，每个射流板的中心设有导流孔，导流孔的正投影可以为圆形、花瓣形或多边形，起折流作用。
优选地，每个旋流板中的每个扇叶上设有第二射流孔，第二射流孔的正投影形状为圆形、花瓣形或多边形，用于穿过换热管，且最大径大于换热管的外径2-10mm。第二射流孔根据实际需求开设。
优选地，扇叶的直边上设有锯齿，以适用于壳程流体旋流流速较高的情况。
优选地，每个旋流板包括2-30个扇叶。
优选地，旋流板和射流板之间通过定距管、拉杆及紧固件相互定位，拉杆穿过第一通孔和第二通孔中的一部分穿过旋流板和射流板，且两端分别通过紧固件与两个管板固定连接，定距管套设于拉杆上，且两端分别接触连接旋流板的扇叶和射流板，用于支撑和定位。
优选地，换热管为直管或U型管，管板为固定管板或浮动管板，当换热管为直管时，管板的数量为两个，换热管设于两个管板之间；当换热管为U型管时，管板数量为一个，换热管的两端与一个管板连接。
优选地，本实用新型涉及的旋射流换热器管束安装在热交换器标准所列的管壳程换热器内，如U型管式、浮头式、固定管板式、填料函式换热器，且可应用于立式或卧式换热器，当应用于立式换热器时，流体利用重力作用和旋流板及射流板旋流、射流、折流作用，进一步强化壳程流体的传热效果。
优选地，管板上按热交换器标准设置防松支耳。
优选地，本实用新型涉及的旋射流换热器管束按热交换器标准设置防冲板或导流筒，以减轻壳程流体对旋射流换热器管束的冲击或增大壳程流体进出管束的流通面积。
本实用新型涉及的旋射流换热器管束，通过扇叶组合的旋流板引导换热器壳程流体产生周向旋流，加速壳程流体的流动；
由于管束靠近壳体边壁处流体流速快、流量大，而管束中心处流体流速慢、流量小，通过在射流板上设置第一射流孔和导流孔，利用旋流板所造成的高速流体穿过射流板上的第一射流孔和换热管外壁之间的缝隙，产生换热管贴壁射流，破坏换热管贴壁处传热边界层，强化换热管边壁处传热，同时利用射流板倾斜角和射流板中心处的导流孔对流体进行重分配，将边壁处过多的流体导向管束中心，进入下一个旋流板再形成周向旋流；
如此壳程流体依序反复折返流动，强化壳程流体传热，射流板上的第一射流孔和导流孔可根据计算确定是否同时开设，或仅开设两孔之一，例如：射流板上仅开设导流孔而无第一射流孔时，射流板仅能重新分配壳程流体，起导流作用，不能进行射流贴壁传热。
本实用新型涉及的旋射流换热器管束换热效率高，壳程流体换热死区小、管束抗振性能好，是一种节能高效的换热器管束形式，符合高效、节能环保的技术要求。
实施例1
如图5至图9所示，本实用新型提供了一种旋射流换热器管束，包括管板1和与管板1相连的多个换热管4，该旋射流换热器管束还包括旋流板2和射流板3，旋流板2包括多个扇叶，每个扇叶上设有供换热管4穿过的第一通孔，射流板3为圆锥形，射流板3上设有供换热管4穿过的第二通孔和第一射流孔，第一射流孔与穿过第一射流孔的换热管4的外壁之间形成供壳程流体通过的间隙，壳程流体穿过该间隙形成缝隙贴壁射流，每个换热管4通过第一通孔穿过旋流板2的扇叶，通过第二通孔和第一射流孔穿过射流板3。
第一通孔和第二通孔均用于支撑固定换热管4；第一射流孔用于壳程流体通过。第一通孔与第二通孔的正投影均为圆形，且该投影圆孔径符合热交换器的标准规定。
在本实施例中，旋流板2和射流板3均为多个，且沿换热管4的轴向，旋流板2与射流板3交替设置。
在本实施例中，旋流板2和射流板3均为八个。
在本实施例中，扇叶在垂直于换热管4轴向的平面上的投影为扇形，扇形的外缘为弧形边，扇叶与垂直于换热管4轴向的平面之间的夹角为扇叶的旋转角，旋转角大于0°且小于90°。每个旋流板2中的扇叶的旋转角均相同，每个旋流板2中的扇叶的圆心位置均相同，且相邻扇叶之间设有供流体通过的间隙。
在本实施例中，将一段圆柱体沿其轴线等分为多个等圆心角的三棱柱，每个三棱柱均包括三个侧面和两个端面，三个侧面为两个矩形面和一个弧面，两个端面均为扇形面；其中，两个矩形面的相交线为三棱柱的顶角棱边，取该顶角棱边或其延长线上任一点、一个端面的扇形面的弧边与一个矩形面的交点和另一个端面的扇形面的弧边与另一个矩形面的交点，三点所在的平面即为旋流板2中单个扇叶的扇形。
在本实施例中，射流板3为圆锥形，圆锥形的母线与底面之间的夹角为射流板3的倾斜角，倾斜角大于0°且小于90°。
在本实施例中，第一射流孔在垂直于换热管4轴向的平面上的投影为圆形。
在本实施例中，第一射流孔的最大径大于换热管4的外径。
在本实施例中，第一射流孔与穿过第一射流孔的换热管4的外壁之间的间隙为2-10mm。
在本实施例中，每个射流板3的中心设有导流孔7，导流孔7为圆孔，起折流作用。
在本实施例中，每个旋流板2中的每个扇叶上设有第二射流孔，第二射流孔的正投影形状为圆形，用于穿过换热管4，且最大径大于换热管4的外径2-10mm。
在本实施例中，扇叶的直边上设有锯齿，以适用于壳程流体旋流流速较高的情况。
在本实施例中，每个旋流板2包括四个扇叶。
在本实施例中，旋流板2和射流板3之间通过定距管5、拉杆6及紧固件相互定位，拉杆6穿过第一通孔和第二通孔中的一部分穿过旋流板2和射流板3，且两端分别通过紧固件与两个管板1固定连接，定距管5套设于拉杆6上，且两端分别接触连接旋流板2的扇叶和射流板3，用于支撑和定位。
在本实施例中，换热管4为直管，管板1为固定管板1，且管板1的数量为两个，换热管4设于两个管板1之间。
在本实施例中，本实用新型涉及的旋射流换热器管束安装在热交换器标准所列的管壳程换热器内。
在本实施例中，管板1上按热交换器标准设置防松支耳。
在本实施例中，本实用新型涉及的旋射流换热器管束按热交换器标准设置防冲板，以减轻壳程流体对旋射流换热器管束的冲击或增大壳程流体进出管束的流通面积。
实施例2
如图3至图4所示，根据实施例2的旋射流换热器管束与实施例1的区别在于，
射流板3圆板形。
在本实施例中，旋流板2和射流板3均为四个。
以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种旋射流换热器管束，其特征在于，包括管板(1)和与管板(1)相连的多个换热管(4)，所述旋射流换热器管束还包括旋流板(2)和射流板(3)，所述旋流板(2)包括多个扇叶，每个扇叶上设有供所述换热管(4)穿过的第一通孔，所述射流板(3)为圆锥形或圆板形，所述射流板(3)上设有供所述换热管(4)穿过的第二通孔和第一射流孔，所述第一射流孔与穿过所述第一射流孔的所述换热管(4)的外壁之间形成供壳程流体通过的间隙，每个所述换热管(4)通过所述第一通孔穿过所述旋流板的扇叶，通过所述第二通孔和第一射流孔穿过所述射流板(3)。
2.根据权利要求1所述的旋射流换热器管束，其特征在于，所述旋流板(2)和所述射流板(3)均为多个，且沿所述换热管(4)的轴向，所述旋流板(2)与所述射流板(3)交替设置。
3.根据权利要求1所述的旋射流换热器管束，其特征在于，所述旋射流换热器管束包括一个所述射流板(3)和至少一个所述旋流板(2)，且沿所述旋射流换热器管束的轴向，壳程流体依次流经所述射流板(3)和至少一个所述旋流板(2)，或依次流经至少一个所述旋流板(2)和所述射流板(3)；或者，所述旋射流换热器管束包括多个所述射流板(3)和多个所述旋流板(2)，且沿所述换热管(4)的轴向，相邻所述射流板(3)之间设置多个所述旋流板(2)。
4.根据权利要求1所述的旋射流换热器管束，其特征在于，所述扇叶在垂直于所述换热管(4)轴向的平面上的投影为扇形，所述扇叶与垂直于所述换热管(4)轴向的平面之间的夹角为所述扇叶的旋转角，所述旋转角大于0°且小于90°。
5.根据权利要求1所述的旋射流换热器管束，其特征在于，所述射流板(3)为圆锥形，所述圆锥形的母线与底面之间的夹角为所述射流板(3)的倾斜角，所述倾斜角大于0°且小于90°。
6.根据权利要求1所述的旋射流换热器管束，其特征在于，所述第一射流孔在垂直于所述换热管(4)轴向的平面上的投影为圆形、花瓣形或多边形。
7.根据权利要求6所述的旋射流换热器管束，其特征在于，所述第一射流孔与穿过所述第一射流孔的所述换热管(4)的外壁之间的间隙为2-10mm。
8.根据权利要求1所述的旋射流换热器管束，其特征在于，每个所述射流板(3)的中心设有导流孔(7)。
9.根据权利要求1所述的旋射流换热器管束，其特征在于，所述扇叶的直边上设有锯齿。
10.根据权利要求1所述的旋射流换热器管束，其特征在于，每个所述旋流板(2)包括2-30个扇叶。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201821999380.4U CN209558997U (zh) | 2018-11-30 | 2018-11-30 | 旋射流换热器管束 |
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| CN201821999380.4U CN209558997U (zh) | 2018-11-30 | 2018-11-30 | 旋射流换热器管束 |
Publications (1)
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| CN (1) | CN209558997U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111776191A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-10-16 | 北海市景泰达科技有限公司 | 一种新型壳管式换热器及船用制冷系统 |
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2018
- 2018-11-30 CN CN201821999380.4U patent/CN209558997U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN111776191A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-10-16 | 北海市景泰达科技有限公司 | 一种新型壳管式换热器及船用制冷系统 |
| CN111776191B (zh) * | 2020-07-03 | 2022-05-17 | 北海市景泰达科技有限公司 | 一种新型壳管式换热器及船用制冷系统 |
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