CN2745018Y - 壳管式压缩气体内导筒旋流装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种壳管式压缩气体内导筒旋流装置，主要由冷却水盖、下管板、外筒体、斜向隔板、出气管、外螺旋折流板、中心管、内导流筒、上管板、进气管以及拉杆构成；外筒体和内导流筒两端设有冷却水盖、下管板和上管板，外筒体和内导流筒间设有斜向隔板，内导流筒内安装有若干换热管，内导流筒中心还安装中心管和拉杆，中心管外侧安装外螺旋折流板；外筒体与进气管连通，内导流筒与出气管连通；本实用新型可在压缩机级间冷却卧式结构、立面安装，提高传热效率，减少了换热器的体积，降低了气体流动阻力，从而提高了气体压缩机的整体效率，并使气体压缩机结构更紧凑。
Description
(一)技术领域
本实用新型涉及换热设备技术领域，具体是指一种壳管式压缩气体内导筒旋流装置。
(二)背景技术
作为一类通用的换热设备，壳管式换热器在石油、化工、动力、制冷、空调及电力等行业中得到广泛应用。其中，压缩气体级间冷却器更是空气压缩设备中的基本组成部分，在很大程度上决定了空气压缩设备的成本和效率。压缩机级间冷却器的冷却能力不足是当前气体压缩机最为突出的矛盾之一。我国大多数压缩机实际排气温度过高，远远高于发达国家标准。冷却器排气温度过高，不但会使能源大量浪费，而且对机组本身来说，会威胁到压缩机的安全运行、增加润滑油的用量和缩短压缩机的使用寿命。情况严重的话，由于压缩机级间冷却器排气温度过高，会引起后冷器着火等严重事故发生。由此可见这其中的经济损失是相当大的。
导致压缩机性能低下，影响压缩机正常运行的至关重要的因素之一就是气体压缩机级间冷却器的损坏。压缩机冷却器易损坏的原因有两个方面：一是长期受到重主机、轻辅机这样错误思想的影响，忽视了对辅机的开发研究；另一方面就是一直以来对冷却器的研究大多侧重于紧凑化，轻型化，而忽略了冷却器长期运行和使用寿命等方面的问题。
(三)实用新型内容
本实用新型就是为了解决上述现有技术中存在的缺陷，提供一种壳管式压缩气体内导筒旋流装置，不改变现有压缩机级间冷却卧式结构，采用立面安装，提高传热效率，减少了换热器的体积，降低了气体流动阻力，从而提高了气体压缩机的整体效率，并使气体压缩机结构更紧凑。
如图1所示，本实用新型所述的壳管式压缩气体内导筒旋流装置，主要由冷却水盖1、下管板2、外筒体3、斜向隔板4、出气管5、外螺旋折流板6、中心管7、内导流筒8、上管板9、进气管10以及拉杆11构成；外筒体3和内导流筒8两端设有冷却水盖1、下管板2和上管板9，外筒体3和内导流筒8间设有斜向隔板4，内导流筒8内安装有若干换热管，内导流筒8中心还安装中心管7和拉杆11，中心管7外侧安装外螺旋折流板6；外筒体3与进气管10连通，内导流筒8与出气管5连通。
其工作原理是压缩气体通过级间同轴气流管经斜向隔板分割，进入内导流筒，流过旋流异型管束与冷却水间壁换热再回流到同轴气流管进入下一级压缩。
通常进行换热器设计时，往往是先给定(设计要求)热负荷，然后选管型及管参数等，并由此确定所需传热面积。实际传热面积由确定管参数的管子数目和管子有效长度二个因素决定，且这二个因素都与材料损耗及成本密切相关。这当中自然存在一个最优化设计问题，但只要定下其中一个因素，另一个因素也就确定下来了。管子的数目一旦确定，对于本发明的一种壳管式压缩气体内导筒旋流级间冷却器，可根据给定的管间距和内导筒的外径即可确定壳程内径。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1.本实用新型采用立式结构，可令结构简化，均衡、对称、无死角，管程与壳程之间形成紧密嵌套，可彻底消除气体压缩机管壳式级间冷却器因结构不合理所造成的管子阻塞、震动与爆裂事故，保证气体压缩机管壳式级间冷却器长期、高效、平稳运行。
2.本实用新型采用气体螺旋式流动方式，可有效保持换热器壳程的结构、气流分布的均衡，彻底消除因失衡造成的内应力，进而大幅度降低管外压缩气体的压头损失，为进一步增加流速以强化管外压缩气体传热膜系数提供了广阔的空间和巨大的潜力。
3.本实用新型可在压缩机级间冷却卧式结构、立面安装，提高传热效率，减少了换热器的体积，降低了气体流动阻力，从而提高了气体压缩机的整体效率，并使气体压缩机结构更紧凑。
(四)附图说明
图1是本实用新型的壳管式压缩气体内导筒旋流装置结构示意图。
(五)具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步地详细描述。
实施例1
现以10Nm3/min壳管式压缩气体内导筒旋流装置设计及热力计算为例，阐明壳管式压缩气体内导筒旋流装置的实际应用。
如图1所示，本实用新型所述的壳管式压缩气体内导筒旋流装置，主要由冷却水盖1、下管板2、外筒体3、斜向隔板4、出气管5、外螺旋折流板6、中心管7、内导流筒8、上管板9、进气管10以及拉杆11构成；外筒体3和内导流筒8两端设有冷却水盖1、下管板2和上管板9，外筒体3和内导流筒8间设有斜向隔板4，内导流筒8内安装有若干换热管，内导流筒8中心还安装中心管7和拉杆11，中心管7外侧安装外螺旋折流板6；外筒体3与进气管10连通，内导流筒8与出气管5连通。
本例采用φ14×1低肋紫铜管(翅片间距1.0mm，肋高1.5mm)强化管，壳程选用螺旋隔板强化传热和降低流阻。布管方式：三角形或菱形分布，管内走冷却水，壳程通压缩气体。
1.设计参数
换热量：Q0＝18600kcal/h＝21.6kW
冷却介质：自来水或循环水
压缩气体：空气(其比热Cp＝0.24kcal/kg×℃，比重ρ＝1.29)
进口压缩气体温度：140℃
出口压缩气体温度：40℃
冷却水进口温度：ts1＝32℃
冷却水出口温度：ts2＝37℃
冷却水流量：4m3/h
2.设计计算
采用内导筒结构，螺旋隔板采用40°螺旋角结构，隔板厚度取5mm。预计单位面积热流量(以外表面计)q0＝10300W/m2。
所需外表面传热面积：F0＝Q0/q0＝21.6×103/10300＝2.1m2
若每条换热管的直管段全长设定为L＝500mm，扣除管板厚度后，实际换热长度为L＝565mm。
所需管子总数：N＝F0/πd0l≈102
管子排布的中心距：s＝1.25d0＝17.5mm
管壳参照直缝钢管之产品目录，可选用D0δ＝245×4.5(实际可排布112条管子，中间内导流筒的位置不考虑布管，实际可布管109条)。
筒体直径：D0＝245mm；Di＝236mm
如上所述，即可较好地实现本实用新型。
实施例2
参照实施例1的设计及热力计算，我们设计了一台10Nm3/min壳管式压缩气体内导筒旋流装置：采用φ12×1低肋(翅片间距1.0mm，翅高1.5mm)强化传热管。管长0.50m，筒体直径D0＝245mm。
采用三角形方式布管，管内为循环冷却水，冷却水进口温度为30℃，出口温度为36℃，冷却水流量3.2m3/h，壳程通压缩空气。其结构采用如图1所示的内导流筒螺旋折流板结构，管子数：120根。
试验结果表明，内导流筒螺旋折流板结构使壳管式压缩气体内导筒旋流装置更平稳，不仅彻底消除了管子的振动，而且工质侧压力损失极小：在达到同等传热性能的前提下，压缩气体侧流动阻力仅为普通壳管式级间冷却器器之1/3。显然，若以同等的压缩气体侧流动阻力为设计依据，则可大幅度提高压缩气体在壳侧的流速，从而进一步提高压缩气体侧的传热膜系数，增强压缩机级间冷却器的整体效能。
Claims (1)
1、一种壳管式压缩气体内导筒旋流装置，其特征在于主要由冷却水盖(1)、下管板(2)、外筒体(3)、斜向隔板(4)、出气管(5)、外螺旋折流板(6)、中心管(7)、内导流筒(8)、上管板(9)、进气管(10)以及拉杆(11)构成；外筒体(3)和内导流筒(8)两端设有冷却水盖(1)、下管板(2)和上管板(9)，外筒体(3)和内导流筒(8)间设有斜向隔板(4)，内导流筒(8)内安装有若干换热管，内导流筒(8)中心还安装中心管(7)和拉杆(11)，中心管(7)外侧安装外螺旋折流板(6)；外筒体(3)与进气管(10)连通，内导流筒(8)与出气管(5)连通。
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| CN 200420083356 CN2745018Y (zh) | 2004-08-27 | 2004-08-27 | 壳管式压缩气体内导筒旋流装置 |
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| CN (1) | CN2745018Y (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102445092A (zh) * | 2010-10-15 | 2012-05-09 | 杰智环境科技股份有限公司 | 气对气热交换器及整合该热交换器的废气焚化炉 |
| CN107796247A (zh) * | 2016-08-31 | 2018-03-13 | 黄石市高耐斯热工设备有限公司 | 一种新型的螺旋翅片式结构热交换器 |
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2004
- 2004-08-27 CN CN 200420083356 patent/CN2745018Y/zh not_active Expired - Fee Related
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