CN220380356U - 一种高换热效率换热器管束 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高换热效率换热器管束，包括管板、换热管、折流板、定距管及拉杆；多个换热管中部通过折流板上的换热管孔从多层折流板中穿过，两端固定在管板上；多层折流板被定距管按一定间距隔开，并通过拉杆固定，用以支撑换热管；所述折流板为整圆形状，其上换热管孔为大圆形换热管孔；所述换热管为螺旋钉头换热管，其外壁上设有多个相互之间留有一定间距并沿外壁呈螺旋排列的钉头，内壁上设有螺旋槽。本实用新型——一种高换热效率换热器管束，由于螺旋钉头换热管内、外壁特殊的结构型式，使流体流经换热管时形成强烈的湍流。即使流量不大，流体也会在管道内、外分别形成强烈的扰动，很大程度的提高了换热管的传热系数。

Description

一种高换热效率换热器管束

技术领域

本实用新型属于换热器零件技术领域，涉及一种高换热效率换热器管束。

背景技术

管壳式换热器目前仍是石油化工行业应用最普遍的热交换装置，通常由管壳及其内的管束构成。当前对其换热效果的研究主要集中在两个方面：一是开发新的换热器品种，如一些紧凑式的换热器；二是对管壳式换热器采用各种强化传热措施。传统管壳式换热器壳侧良好的传热效果是通过在壳侧设置弓形折流板而得到的。该种结构应用时间长，技术也比较成熟，但这种壳侧支撑结构和流体流动方式存在着诸多的缺陷：如易激发管束振动而导致换热器失效；流动阻力较大，往往超过允许压降值；壳侧流动存在冲刷不充分的流动死区，死区内局部换热系数很低，因此受热面利用率不高，导致整体换热系数降低，同时死区内容易积垢，威胁换热设备的安全运行。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种提高换热效率的特殊结构换热器，旨在通过改变管束折流板支撑换热管的型式进而改变流体在换热器筒体中的流动状态，同时再与螺旋钉头换热管结合使用，以达到提高管、壳程流体传热系数的目的。

本实用新型采用的技术方案为：该管束包括管板、换热管、折流板、定距管及拉杆；多个换热管中部通过折流板上的换热管孔从多层折流板中穿过，两端固定在管板上；多层折流板被定距管按一定间距隔开，并通过拉杆固定，用以支撑换热管；其特点是：所述折流板为整圆形状，其上换热管孔为大圆形换热管孔；所述换热管为螺旋钉头换热管，其外壁上设有多个相互之间留有一定间距并沿外壁呈螺旋排列的钉头，内壁上设有螺旋槽。

本实用新型将折流板的常规圆形换热管孔加工成比换热管钉头高度稍大的大圆形换热管孔，然后再与螺旋钉头换热管结合使用，从而使流体总体上能够沿着换热管的轴向螺旋流动的一种新形式强化传热技术。

本专利具有如下优点：

1、当壳程流体沿着换热管外壁上的钉头做轴向螺旋流动时，流体一方面在管外螺旋面的作用下产生连续的离心力，不断的破坏外壁上的流体边界层，保持持续的紊流状态；另一方面当流体以平行于换热管轴线的方向流动时，由于换热管的钉头是一种悬臂结构，结构紧凑，当壳程流体冲击管外这些“杂乱”排列的钉头时，会导致钉头产生振荡，使壳程具有较强的不易结构的特点；同时还会使流经钉头间的这些流体不断的被扰动，提高了流体的边缘流速。另外，壳程这种平行轴线的流动轨迹，在一定程度上也减少了流体诱导振动的发生，也不存在管束的横流阻力，没有反复的转变效应，降低了壳程压降，提高了壳程单位压降与总传热系数的传热特性比K/△P。

2、当流体经过折流板处的漩涡脱落和折流板处的文丘里效应，在折流板后方产生漩涡尾流，流体的流速越大，湍动越激烈，强化传热的效果越好。在漩涡强度减弱后，流体通过后面的折流元件又产生新的漩涡和节流，导致流体流速加快和湍动度加强，同时流体对管外边界层液膜的剪力加大，从而使液膜持续减薄，进一步提高了传热系数。

3、当管内流体在内壁螺旋槽内流动时，在螺旋上升的螺旋作用下产生旋转，使流体在离心力的作用下不断向管壁靠近、撞击，加强了流体的轴向混合和湍动程度，破坏了管壁上的流体边界层，产生强烈的紊流现象，从而使管内传热得到增强，提高了对流放热系数，使传热得以强化。当管内的传热系数比管外的大2倍以上时，其总K值可提高20％～30％。

本实用新型——一种高换热效率换热器管束，由于螺旋钉头换热管内、外壁特殊的结构型式，使流体流经换热管时形成强烈的湍流。即使流量不大，流体也会在管道内、外分别形成强烈的扰动，很大程度的提高了换热管的传热系数。因此，本实用新型换热器在使用上不但大幅强化了传热系数，提高了换热效果，同时还具有节省空间、占地面积小等特点。在实际应用中有很高的使用价值，值得广泛的推广应用。

附图说明

图1为本实新型的结构示意图；

图2为本实用新型折流板局部的结构示意图；

图3为本实用新型换热管的结构示意图。

图中：1：管板；2：换热管；2-1：螺旋槽；2-2：外壁；2-3钉头；2-4：内壁；3：折流板；4：定距管；5：拉杆；6-换热管孔。

具体实施方式

如图所示，本实用新型包括管板1、换热管2、折流板3、定距管4及拉杆5。多个换热管2中部通过折流板3上的换热管孔6从多层折流板3中穿过，两端固定在管板1上。多层折流板3被定距管4按一定间距隔开，并通过拉杆5固定，用以支撑换热管2。所述折流板3为整圆形状，其上换热管孔6为大圆形换热管孔。所述的换热管2为螺旋钉头换热管，其外壁2-2上设有多个相互留有一定间距并沿外壁2-2呈螺旋排列的钉头2-3，该钉头2-3在换热管2穿过换热管孔6时支撑在换热管孔6内壁上，用以支撑换热管2，内壁2-4上设有螺旋槽2-1。

所述换热管2的两端采用胀-焊-胀的连接方式与前、后两块管板1连接成一体。

Claims (2)

1.一种高换热效率换热器管束，包括管板(1)、换热管(2)、折流板(3)、定距管(4)及拉杆(5)；多个换热管(2)中部通过折流板(3)上的换热管孔(6)从多层折流板(3)中穿过，两端固定在管板(1)上；多层折流板(3)被定距管(4)按一定间距隔开，并通过拉杆(5)固定，用以支撑换热管(2)；其特征是：所述折流板(3)为整圆形状，其上换热管孔(6)为大圆形换热管孔；所述换热管(2)为螺旋钉头换热管，其外壁(2-2)上设有多个相互之间留有一定间距并沿外壁(2-2)呈螺旋排列的钉头(2-3)，内壁(2-4)上设有螺旋槽(2-1)。

2.根据权利要求1所述的一种高换热效率换热器管束，其特征是：所述换热管(2)的两端采用胀-焊-胀的连接方式与前、后两块管板(1)连接成一体。