CN2876686Y - 四分之一椭圆螺旋折流板管壳式换热器 - Google Patents

四分之一椭圆螺旋折流板管壳式换热器 Download PDF

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四分之一椭圆螺旋折流板管壳式换热器是一种经过改良的管壳式换热器，尤其适用于大型化工生产。四分之一椭圆螺旋折流板管壳式换热器由由热交换管及固定装置所组成，其特征在于该换热器包括浮动管板、四分之一椭圆螺旋折流板、换热管束、定距管、固定管板，在浮动管板与固定管板之间设有四分之一椭圆螺旋折流板、换热管束和定距管，换热管束穿过四分之一椭圆螺旋折流板，其两头分别与浮动管板和固定管板相连接，四分之一椭圆螺旋折流板由定距管相固定。本实用新型的四分之一椭圆螺旋折流板管壳式换热器在工业领域尤其是石油化工领域有着广阔的市场前景。

Description

四分之一椭圆螺旋折流板管壳式换热器
一、技术领域
本实用新型涉及一种改进的管壳式换热器，作为一种高效、节能的新产品，尤其适用于大型石油及化工生产。
二、技术背景
换热器广泛应用于石油化工、能源动力、冶金、制冷、海水淡化等工业领域，是实现能量交换再利用的关键环节，通常占一座石油化工厂总设备投资的35-40％左右。在各种换热设备中，管壳式换热器是应用最广泛的一种，其中又以壳程采用弓形折流板支撑结构居多。由于受传统结构限制，采用弓形折流板的换热器中壳程流体反混比较严重，流动死区大，使换热器整体传热效率降低。对于含杂质的流体介质，壳程极易形成污垢积累，严重缩短了换热器有效使用周期。同时流体垂直冲击折流板及横向冲刷管束造成较大的沿程压力损失，使动力设备负荷增加。因此有待于采用对流强化技术以提高管壳式换热器总的换热系数，并降低其壳程压力损失。
三、技术内容
1、技术问题
本实用新型的目的在于提出一种四分之一椭圆螺旋折流板管壳式换热器，使得管壳式换热器的壳程传热得到强化，并碱小壳程压力损失。对壳程提出了一种新型结构，易于制造、安装的四分之一椭圆螺旋折流板使得壳程流体形成螺旋状柱塞流。
2、技术方案
本实用新型是一种四分之一椭圆螺旋折流板管壳式换热器，由热交换管及固定装置所组成，其特征在于该换热器包括浮动管板、四分之一椭圆螺旋折流板、换热管束、定距管、固定管板，在浮动管板与固定管板之间设有四分之一椭圆螺旋折流板、换热管束和定距管，换热管束穿过四分之一椭圆螺旋折流板，其两头分别与浮动管板和固定管板相连接，四分之一椭圆螺旋折流板由定距管相固定。四分之一椭圆螺旋折流板螺旋角β、壳体直径D和螺距长度H三者之间的关系为H＝2Dtgβ，其中螺旋角β在10°～80°之间，四分之一椭圆螺旋折流板由若干四分之一椭圆平板沿近似螺旋面拼接而成，各四分之一椭圆平板可以相互搭接，也可以间隔一定距离。四分之一椭圆螺旋折流板由一组或两组折流板组成单螺旋或双螺旋折流板，形成单螺旋或双螺旋通道。换热管束中的换热管可以是光管或异形管，包括内翅片管和外翅片管、螺旋槽纹管、螺旋内肋片管、螺旋波纹管、横纹管、多孔表面换热管。换热管排布为三角形布管、转角三角形布管、正方形布管、转角正方形布管和同心圆环布管等。四分之一椭圆螺旋折流板管壳式换热器可以是固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管换热器等结构形式。
3、技术效果
1)螺旋折流板使得壳程流体呈连续平稳的螺旋状柱塞流，避免了传统弓形折流板换热器中壳程流体反混严重，流动死区大和易结垢等缺点，降低了壳程压力损失，提高了同等压降下的传热能力。而四分之一椭圆螺旋折流板与由扇形平板组成的螺旋折流板相比，降低壳程压力损失的作用更加明显，进一步提高了同等压降下的传热系数。
2)四分之一椭圆螺旋折流板换热器在同等压降下的传热能力有明显提高，但其加工的复杂程度同传统弓形折流板相比无明显提高。四分之一椭圆螺旋折流板结构简单，并且其可以充分利用完整椭圆切割成型，与由扇形平板组成的螺旋折流板相比，有利于节省材料。作为一种高效、节能的新产品，在能使用管壳式换热器的场合均可考虑改用本实用新型所提出的四分之一椭圆螺旋折流板换热器，具有十分广阔的市场前景。
四、附图说明
图1为本实用新型的结构示意图：其中有浮动管板(1)、四分之一椭圆螺旋折流板(2、3)、换热管束(4)、定距管(5)、固定管板(6)；
图2为本实用新型一片四分之一椭圆螺旋折流板结构示意图；
图3为本实用新型单螺旋通道示意图；
图4为本实用新型双螺旋通道示意图；
图5为本实用新型可以采用的螺旋槽管的示意图，其中p为螺距，e为槽深，α为螺旋角，D为直径；
图6为本实用新型可以采用的螺旋波纹管的示意图；
图7为本实用新型可以采用的螺旋内肋片管的示意图；
图8为本实用新型可以采用的异形螺旋槽管的示意图；
五、具体实施方案
本实用新型的目的是以以下方式实现的：所述四分之一椭圆螺旋折流板换热器由浮动管板(1)(也可以使用固定管板)，四分之一椭圆螺旋折流板(2、3)，换热管束(4)，定距管(5)和固定管板(6)组成。四分之一椭圆螺旋折流板(2、3)和换热管束(4)都置于浮动管板(1)与固定管板(6)之间，换热管束(4)穿过四分之一椭圆螺旋折流板(2、3)，并用定距管(5)固定。所述四分之一椭圆螺旋折流板，其特征参数为螺旋角β和壳体直径D，一个螺距H长度为2Dtgβ。
所述四分之一椭圆螺旋折流板由若干四分之一椭圆平板沿近似螺旋面拼接而成，4块四分之一椭圆平板投影成一个整圆，各四分之一椭圆平板可以相互搭接，也可以间隔一定距离，组成的螺旋通道可以是单螺旋或双螺旋通道。四分之一椭圆螺旋折流板的螺旋角β在10°-80°之间，以20°-40°左右为宜。
所述换热管束(4)所用的金属可以是碳钢、不锈钢、有色金属和合金。
所述换热管束(4)可以是光管或各种异形管。所述异形管主要是指各种无源强化管，如粗糙表面、扩展表面管等。
所述换热管束(4)为异形管时，主要包括内翅片管和外翅片管。翅片的材料可以是碳钢、不锈钢、有色金属和合金，其与管子的连接方式可以是紧配合、缠绕、粘结、焊接和冷热压等。所述翅片可以是轴向或径向的，主要形式包括螺旋槽纹管、螺旋内肋片管、螺旋波纹管、横纹管、多孔表面换热管等。
所述换热管束(4)的排布可以是三角形布管、转角三角形布管、正方形布管、转角正方形布管和同心圆环布管等。
所述四分之一椭圆螺旋折流板换热器可以是固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管换热器等结构形式。
从附图1可以看到四分之一椭圆螺旋折流板换热器的主要结构：浮动管板(1)、四分之一椭圆螺旋折流板(2、3)、换热管束(4)、定距管(5)及固定管板(6)。四分之一椭圆螺旋折流板2、3和换热管束4都置于浮动管板1与固定管板6之间，换热管束4穿过四分之一椭圆螺旋折流板2、3，并用定距管5固定。所述换热管束(4)中的换热管可以是光管或异形管，包括内翅片管和外翅片管、螺旋槽纹管、螺旋内肋片管、螺旋波纹管、横纹管、多孔表面换热管等，其材料可以是碳钢、不锈钢等金属。在一个螺距范围内，4片四分之一椭圆平板组成近似的螺旋通道，四分之一椭圆平板之间可以相互搭接，也可以相互间隔一段距离。所述的四分之一椭圆螺旋折流板所形成螺旋通道可以是单螺旋或双螺旋通道。
附图2为四分之一椭圆螺旋折流板的结构示意图。可以看出每片四分之一椭圆平板在端部的投影都是一整圆的四分之一，其加工可以利用模具使其旋转一定角度(螺旋角)后加工而成。
附图3为单螺旋通道时四分之一椭圆螺旋折流板(2、3)的布置情况。四分之一椭圆平板依次搭接，形成一个近似的螺旋通道。所述相邻两块四分之一椭圆平板也可以相隔一定的距离布置。
附图4为双螺旋通道时四分之一椭圆螺旋折流板(2、3)的布置情况。四分之一椭圆平板依次搭接，形成两个平行的近似螺旋通道。所述相邻两块四分之一椭圆平板也可以相隔一定的距离布置。
附图5、图6、图7、图8为本实用新型可以采用的部分异形管结构示意图。对于内翅片管束，管束与折流板的装配方式和光管与折流板的装配方式是一致的，对于外翅片管束，折流板的开孔直径应以管束最大直径为准。

Claims (7)

1、一种四分之一椭圆螺旋折流板管壳式换热器，由热交换管及固定装置所组成，其特征在于该换热器包括浮动管板(1)、四分之一椭圆螺旋折流板(2、3)、换热管束(4)、定距管(5)、固定管板(6)，在浮动管板(1)与固定管板(6)之间设有四分之一椭圆螺旋折流板(2、3)、换热管束(4)和定距管(5)，换热管束(4)穿过四分之一椭圆螺旋折流板(2、3)，其两头分别与浮动管板(1)和固定管板(6)相连接，四分之一椭圆螺旋折流板(2、3)由定距管(5)相固定。
2、根据权利要求1所述的四分之一椭圆螺旋折流板管壳式换热器，其特征在于四分之一椭圆螺旋折流板(2、3)由四分之一椭圆平板沿近似螺旋面拼接而成，各四分之一椭圆平板可以相互搭接，也可以间隔一定距离。
3、根据权利要求1或2所述的四分之一椭圆螺旋折流板管壳式换热器，其特征在于四分之一椭圆螺旋折流板(2、3)的螺旋角β、直径D和螺距长度H三者之间的关系为H＝2Dtgβ，其中螺旋角在10°～80°之间。
4、根据权利要求1或2所述的四分之一椭圆螺旋折流板管壳式换热器，其特征在于四分之一椭圆螺旋折流板(2、3)由一组或两组折流板组成单螺旋或双螺旋折流板，形成单螺旋或双螺旋通道。
5、根据权利要求1所述的四分之一椭圆螺旋折流板管壳式换热器，其特征在于换热管束(4)中的换热管可以是光管或异形管，包括内翅片管和外翅片管、螺旋槽纹管、螺旋内肋片管、螺旋波纹管、横纹管、多孔表面换热管。
6、根据权利要求1或5所述的四分之一椭圆螺旋折流板管壳式换热器，其特征在于换热管束(4)中的换热管排布为三角形布管、转角三角形布管、正方形布管、转角正方形布管和同心圆环布管。
7、根据权利要求1所述的四分之一椭圆螺旋折流板管壳式换热器，其特征在于换热器可以是固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管换热器结构形式。
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