CN2588314Y - 一种改进型螺旋折流板换热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种改进型螺旋折流板换热器。在折流板为两块时，折流板和垂直于换热管轴线的垂线间夹角φ为0°＜φ＜45°；在折流板为四块时，折流板和垂直于换热管轴线的垂线间夹角φ为5°＜φ＜25°。具有本实用新型倾斜角度的折流板换热器较之具有其他倾斜角度的折流板换热器的效率大为提高，进一步减少了污垢沉积，延长了检修周期。
Description
(一)技术领域
本实用新型涉及用于化工、炼油、发电等行业工艺流程中的冷换设备，具体讲，涉及所述领域的管壳式螺旋折流换热器。
(二)背景技术
我国现行服役的冷换设备大多采用50年代国外早期设计结构，换热效率较低、阻力降大、易结垢，停工检修频繁。几十年来，虽作了一些改进，但仍基本保持原设计思想，仍沿袭传统的垂直弓板横向流，尤其是壳程流动方式差，使得冷换设备K值一直停滞在较低状态。
进入七十年代后，随着石化工行业技术发展，国外冷换设备技术也有了显著的进步。首先在冷换设备两个传热界面之一的管程采用了螺纹管、异形管、内插物等强化传热新技术，使管程传热有了较大的突破。但是从间壁传热原理上讲，传热能力相对较差的一侧的传热能力，控制着换热设备的热效率，而这一侧往往是壳程。于是美国人首先发明了折流杆列管式冷换设备。首先在它的轴向流动方式上，减少了壳程流体的滞流、回流和死区，提高了Pe值(佩克莱常数)、减少了压降和污垢沉积，由于杆后的卡门涡街脱落效应在传热管子表面产生紊流，提高了壳侧膜传热系数。折流杆的夹持作用又抑制了破坏性振动，使冷换设备大型化成为可能。但是折流杆换热器不是万能的，它有着自己的局限性，特别在低Re数、高粘度介质中很难形成有效卡门涡街，达不到高传热效率的要求。
第EL99241930.1号实用新型专利中仅仅是泛泛地提出了管壳式螺旋折流板换热器，而未曾披露如何进一步提高此种换热器的热效率的具体措施和方法，确切讲本实用新型便是为进一步提高此种换热器热效率而提出的。
此外，对于弓型折流板换热器而言，由于其折流板和换热管束垂直，使壳侧形成若干个并列折返通道，介质急剧改变流向必然产生严重的压力损耗，这是此类型换热器能耗大的主要原因。同时由于流体在两个折流通道变向过渡区域取最短路斜向前进，从而形成一个介质相对静止的三角形空间(见图一)。这一空间为介质滞流区，处于这一区间的管子表面换热很差，相当于减少了一部分换热面积。这就是弓形折流板换热器无法大幅度提高换热效率的主要原因之一。
(三)发明内容
本实用新型的目的在于克服上述冷换设备和弓型折流板换热器而提出的一种改进型螺旋折流板换热器，特别是针对第EL99241930.1号实用新型专利而提出的具有优选角度的螺旋折流板换热器。术语“角”意指折流板和垂直于换热管轴线的垂直线间的夹角。
本实用新型提供的螺旋折流板换热器的螺旋折流板与垂直于换热管轴线垂直线间的夹角φ为0°＜φ＜45°或0°＜φ＜25°。
其优选技术方案为在螺旋折流板为4块时，倾斜φ角的倾斜角度为0°＜φ＜25°；折流板为2块时，倾斜φ角的倾斜角度为0°＜φ＜45°。
本实用新型提供的螺旋折流板冷换设备的壳程既不是横向流(如图二)，也不是纵向流，而是一种螺旋状斜向流，该种流动方式能适用包括高粘原油、渣油在内的所有介质，这种结构显著地提高了换热效率，大幅度降低了压力降，控制了振动造成的破坏，减少了污垢沉积的可能，降低设备总投资，延长检修周期，为换热设备大型化提供了广阔的前景。
螺旋折流板式换热器和传统弓型折流板换热器的区别是折流板在壳体中形状和位置的改变。这种改变突破了壳程介质“Z”形折返的传统方式，它由若干块四分之一或二分之一壳程横截面的扇形板组装成螺旋状折流板，介质自壳体进口向出口螺旋推进(见图二)。介质在壳体内连续平稳旋转流动，避免了大斜度折返带来的严重压力损失，因为具有低压力降特点，从而实现了利用通过改变螺旋折流板同换热管垂直线间角度的办法来调整流通截面、提高流速的目的成为可能。大量实验证明高的膜传热系数来源于大的Re数，高的流速是提高Re数的重要条件。而这一条件是传统弓板所不可能达到的，因为结构不合理而造成的压力降成为它不可逾越的障碍。根据本实用新型设置的螺旋折流板大幅度提高了介质流速，Re数的增加进一步提高了膜传热系数。同时由于此种折流板是优选的螺旋状结构，使得介质流形成一个旋涡，从圆心到半径方向存在较大的速度梯度，这个速度梯度场能在管子表面产生湍流，使边界层减薄，更有利于提高膜传热系数。另外，由于连续的螺旋支撑，减少了管束跨距，提高了管子的固有频率，避开了流体的激振频率，从而消除了产生共振的可能性，避免振动引起的破坏，延长设备运行寿命，降低设备维修费用。由于流体螺旋运动的有效冲刷作用，可减少污垢沉积，热阻稳定，可使换热器一直处于高效状态运行，达到节能目的。
本实用新型提供的螺旋折流板换热器的综合性能(单位压降下的膜传热系数)比垂直弓形折流板换热器高2倍左右；许多工况下的K值可提高0.3-0.5倍。螺旋折流板换热器以平稳的介质流态代替了传统的的弓形垂直折流板“Z”形折返流态，压力损失可大幅减少，最高可达70％。
(四)附图说明
图一是弓形折流板换热器；
图二是本实用新型的螺旋折流板换热器。
(五)具体实施方式
本实用新型的技术方案由下述实施例给出：
本实用新型中提供的螺旋折流板换热器的加工制造方式与垂直弓板换热器相同，但在螺旋折流板为4块时，螺旋折流板与垂直于换热器轴线的垂线间的夹角φ为0°＜φ＜25°；螺旋折流板为2块时，螺旋折流板与垂直于换热器轴线的垂线间的夹角φ为0°＜φ＜45°，螺旋折流板单体加工方式如下：
螺旋折流板安装的空间状为一如四分之一，二分之一倾斜椭圆，为要在普通钻床上加工，须制造一能保持这一形位的胎具。故须首先制造胎具，胎具制造后，将多片折流板安装在胎具上，用普通钻床加工即可。折流板单件加工后，按照普通弓板换热器方式组装。
Claims (3)
1、一种改进型螺旋折流板换热器，其特征在于螺旋折流板与垂直换热管轴线的垂线间的夹角0°＜φ＜45°或0°＜φ＜25°。
2、根据权利要求的改进型螺旋折流板换热器，其特征在于在螺旋折流板与换热管垂直线呈0°＜φ＜45°倾斜时，所设折流板数为两块。
3、根据权利要求1的改进型螺旋折流板换热器，其特征在于，在改进型5°至25°倾斜时，所设折流板数为四块。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 02240238 CN2588314Y (zh) | 2002-06-12 | 2002-06-12 | 一种改进型螺旋折流板换热器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 02240238 CN2588314Y (zh) | 2002-06-12 | 2002-06-12 | 一种改进型螺旋折流板换热器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2588314Y true CN2588314Y (zh) | 2003-11-26 |
Family
ID=33713415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 02240238 Expired - Lifetime CN2588314Y (zh) | 2002-06-12 | 2002-06-12 | 一种改进型螺旋折流板换热器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN2588314Y (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106687750A (zh) * | 2014-08-18 | 2017-05-17 | 琼·菲洛米娜·琼斯 | 加热器 |
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2002
- 2002-06-12 CN CN 02240238 patent/CN2588314Y/zh not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106687750A (zh) * | 2014-08-18 | 2017-05-17 | 琼·菲洛米娜·琼斯 | 加热器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Expiration termination date: 20120612 Granted publication date: 20031126 |