CN2630784Y - 曲面螺旋折流板换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种曲面螺旋折流板换热器，它包括管壳、换热管束、螺旋折流板和管板，其中螺旋折流板为曲面螺旋叶片，它由光滑连续的曲面构成；管壳中心有贯穿折流板的中心管，中心管固定在两端管板上。本实用新型由于不存在阻流板，流体在螺旋折流板中呈连续柱塞状螺旋流动，阻力小，能源消耗低，在能源日趋紧张的今天更有其实用价值。由于流体在螺旋通道内畅通无阻而不易结垢，节省了许多维修清理时间和费用。

Description

曲面螺旋折流板换热器

(一)技术领域

本实用新型涉及在石油化工等领域使用的管壳式换热器，特别是螺旋折流板换热器。

(二)背景技术

以往常规的管壳式换热器的折流板为弓形折流板。由于流体在折流板之间曲折运动，反复改变流动方向，并在折流板边缘处引起流体分离，致使产生过高的流体阻力，耗能较大。近年来出现的由半椭圆形平面板或准扇形平面板外加三角形阻流板组成的改良型螺旋折流板换热器，在一定程度上克服了弓形折流板的某些缺点。由于它是由几块平面板搭接而成的，为防止流体短路，相接之处须有三角形板相连，即所说的阻流板。由于阻流板平面与流体流动方向近乎垂直，流体正向冲击阻流板时造成反压，与弓形折流板的反压相似，这将消耗大量的能量，使换热器传热和阻力综合性能下降。目前在石油化工领域，管壳式换热器约占炼化设备的百分之三十，因此降低换热器的能源消耗已成为当务之急。

(三)发明内容

本实用新型的目的是提供一种不存在阻流板，壳程中流体呈连续栓塞状螺旋流动(P1ug Flow)，没有传热死区，压力损失小，传热效率高的曲面螺旋折流板换热器。本实用新型采用的技术方案是：曲面螺旋折流板换热器包括管壳、传热管、螺旋折流板和管板，其中螺旋折流板为曲面螺旋叶片，它由光滑连续的曲面构成；管壳中心有贯穿折流板的中心管，中心管固定在两端管板上。

本实用新型由于不存在阻流板，流体在螺旋折流板中呈连续柱塞状螺旋流动，阻力小，能源消耗低，在能源日趋紧张的今天更有其实用价值。由于流体在螺旋通道内畅通无阻而不易结垢，节省了许多维修清理时间和费用。

(四)附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为曲面螺旋折流板结构示意图；

图3为一个螺距由四块曲面板对接的示意图；

图4为一个螺距由四块曲面板搭接的示意图；

图5为曲面螺旋折流板一个螺旋的展开下料图；

图6为螺旋面的导程与螺旋角之间几何关系的示意图；

图7为曲面螺旋折流板换热器的制造工艺流程图；

图8、图9、图10为一个螺距1/4块螺旋折流板正投影图；

图中：

D为换热器壳体的公称直径；

D1为曲面螺旋折流板外径；

d为中心管外径；

p为曲面螺旋折流板螺距；

α为曲面螺旋折流板的螺旋升角(5°＜α＜45°)；

C1为曲面螺旋折流板外径与壳体之间隙(10mm≤C₁≤25mm)；

(五)具体实施方式

如前所述，既然曲面螺旋折流板换热器有这么多好处，为什么没有得到推广，而又绞尽脑汁地研究出由椭圆形平面板或准扇形平面板加三角形阻流板组成的拟螺旋折流板换热器呢？原因是曲面螺旋折流板技术实施难度较大，一度曾被人视为不可逾越的难关。而本实用新型就是在解决了切实可行的加工工艺方法的前提下提出来的。

曲面螺旋折流板换热器包括管板1、壳体2、支持板3、定位管5、传热管束6、中心管7和螺旋折流板8，壳体2上有介质进出口4，定位管5中装有固定拉杆9，中心管7固定在两管板1上，螺旋叶片里口点焊在中心管7上。螺旋折流板8可由多块曲面板构成，一个螺距的螺旋叶片由S块曲面弧形板组成，S为大于2的自然数，公称直径在1200mm以下的选S＝4为最佳。每两块曲面螺旋板之间的连接方式可为对接或搭接，搭接时需多钻上一排孔。螺旋叶片外圆用固定拉杆9固定。其螺距靠定位管5控制。固定拉杆9两端用螺母把紧在支持板3上。

曲面螺旋折流板的原理同螺旋输送器中的绞龙和传动系统中的丝杆相似。设螺旋面的外径为D₁，中心管外径为d，当螺旋角α确定后，螺旋面的外周螺距为P＝πD₁tgα，导程长L＝πD₁/cosα，在心轴中心管上螺旋面内周的螺距p与外周的螺距P相等。因而在中心管上螺旋面内周的螺旋角α₁应为：

tgα₁＝P/(πd)＝(D₁/d)tgα，其导程l＝πd/cosα，其几何关系如图6。

根据石油化工工艺设计之要求，曲面螺旋折流板其旋向可为左旋或右旋，可为单头或双头。

曲面螺旋折流板的材质可根据流体的腐蚀性能而选择。

传热管直径可为25mm或19mm。管孔的排列可为正方形排列、正方形斜转45°排列或正三角形排列。

曲面螺旋折流板换热器的制造工艺流程(见图7)：

1、利用解析法求得一个螺旋的展开下料图(见图5)

设一个螺旋的外周展开长为L；

一个螺旋的内周展开长为  l；

螺旋折流板的叶片高度为  a；

展开料的内圆半径为      r；

展开料的缺口角度为      α₀；

展开料的缺口外端距离为  C；

螺旋折流板外径为        D₁；

中心管外径为            d；

螺旋升角为              α；

螺旋折流板的螺距为      P。

$L=\sqrt{{\left(\mathrm{\π}{D}_1\right)}^2+P^2}$

$l=\sqrt{{\left(\mathrm{\πd}\right)}^2+P^2}$

$a=\frac{1}{2}(D_1-d)$

$r=\frac{l_a}{L-l}$

C＝2(r+α)sinα

2、一个螺旋下料后在与中心管等径的芯管上热煨成型，用薄刀片等分切割成单片。

3、周边打磨。

4、将6～8块板压合后点焊在一起。

5、压合后的板块放入钻模钻孔。钻模钻孔的关键是控制相邻孔距误差和孔距的累计误差，否则将给穿管工作带来困难。

6、钻孔后磨掉焊点，单块倒角清除毛刺。

7、组对要在胎具上进行，控制管束的平直度，支撑板、管板面应与中心管相垂直。

Claims (5)

1、一种曲面螺旋折流板换热器，它包括管壳(2)、传热管(6)、螺旋折流板(8)和管板(1)，其特征是螺旋折流板(8)为曲面螺旋叶片，它由光滑连续的曲面构成；管壳中心有贯穿折流板(8)的中心管(7)，中心管(7)固定在两端管板(1)上。

2、根据权利要求1所述的曲面螺旋折流板换热器，其特征是螺旋折流板(8)叶片由多块曲面板构成。

3、根据权利要求2所述的曲面螺旋折流板换热器，其特征是螺旋折流板(8)一个螺距的曲面板为4块。

4、根据权利要求2或3所述的曲面螺旋折流板换热器，其特征是构成螺旋折流板(8)叶片的曲面板之间为对接。

5、根据权利要求2或3所述的曲面螺旋折流板换热器，其特征是构成螺旋折流板(8)叶片的曲面板之间为搭接。

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