专利名称：适应不同内部结构的换热器进出口设计方法
技术领域：
本发明属于涉及一种换热设备进出口的设计方法，特别涉及一种适应不同内部结构的换热器进出口设计方法。
背景技术：
目前常规换热设备的进出口结构是一种统一的结构，进出口接管的设计往往被忽视或仅仅考虑到防止管束振动的要求，从而造成较大的进出口压力损失。在不同内部结构的换热设备设计中，进出口接管都是与换热设备的壳体垂直连接的，流体进入换热设备后一般要经过再次变速然后才能参与换热过程，流体流过的压力损失较大，而且不能充分发挥不同内部结构的优点。也有采用变径管作为进出口接管的结构，虽然在一定程度上可以降低流体的压力损失，但其结构相对复杂，加工费用增加，同时也同样没有考虑不同内部结构的特点。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种结构简单，能够适应不同内部结构的换热器进出口设计方法。
为达到上述目的本发明采用的技术方案是首先根据流体流量计算所需进出口接管的管径d=4Vuπ]]>式中d——接管直径，mV——流体流量，m3/s
U——流体流速，m/s，液体1～3m/s；气体20～40m/s由换热设备内部的结构决定了流体流通通道的形式，从而确定在换热设备内部流体的流动主体方向；根据换热设备内部流体的流动主体方向，采用与流体主体流动方向相同方向作为进出口接管的方向或采用流体主体流动方向切向方向作为进出口接管方向；进出口接管的方向与壳体的相对夹角即为进出口接管相对于壳体的角度。
由于本发明针对不同内部结构，通过改变进出口接管角度来调节流体进入换热设备的流向，使流体进入换热器后不经过变速就参与换热过程，从而使流体在进出口处的压力损失大幅减小，同时充分发挥不同折流结构的优点。通过采用FLUENT软件模拟计算，在相同流量下采用本发明入口结构的换热器的入口压力损失仅为垂直入口结构的压力损失的50％或更小。
图1是本发明基于螺旋折流板的进出口结构示意图；图2是本发明基于弓形折流板的进出口结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1参见图1，本发明包括换热器1和进口接管2、出口接管3，本发明采用普通等径接管作为换热设备的进出口接管，根据流体流量计算所需进出口接管的管径d=4Vuπ]]>式中d——接管直径，mV——流体流量，m3/sU——流体流速，m/s，液体1～3m/s；气体20～40m/s
2、确定进出口接管相对于壳体的角度(1)确定换热设备内部流体的流动方向由于换热器1内部是螺旋折流板结构，通过螺旋折流板在壳程形成一个螺旋形通道4，流体沿此通道以螺旋形流过壳程，由此确定在换热器内部流体的流动主体方向；(2)确定进出口接管方向根据换热器1内部流体的流动主体方向，采用螺旋线切线方向作为接管方向；(3)确定进出口接管相对于壳体的角度进出口接管的方向与壳体的相对夹角为20～45°即为进出口接管相对于壳体的角度。
实施例2参见附图，本发明包括换热器1和进口接管2、出口接管3，本发明采用普通等径接管作为换热设备的进出口接管，根据流体流量计算所需进出口接管的管径d=4Vuπ]]>式中d——接管直径，mV——流体流量，m3/sU——流体流速，m/s，液体1～3m/s；气体20～40m/s2、确定进出口接管相对于壳体的角度(1)确定换热设备内部流体的流动方向由于换热器1内部是弓形折流板结构，通过弓形折流板在壳程形成一个之字形通道4，流体沿此通道以之字形流过壳程，由此确定在换热器内部流体的流动主体方向；
(2)确定进出口接管方向根据换热器1内部流体的流动主体方向，采用流体主体相同方向作为接管方向。
(3)确定进出口接管相对于壳体的角度进出口接管的方向与壳体的相对夹角为60～80°即为进出口接管相对于壳体的角度。
采用本发明的设计方法在流体进入换热器1后，流动方向与换热主体流动方向相同，不需要经过变向，可以减小流体流动的压力损失，同时可以使流体充分参与换热流动，减少旁通流动和泄漏，提高换热效率。
权利要求
1.一种适应不同内部结构的列管式换热器进出口设计方法，1)首先根据流体流量计算所需进出口接管的管径d=4Vuπ]]>式中d——接管直径，mV——流体流量，m3/sU——流体流速，m/s，液体1～3m/s；气体20～40m/s2)确定换热设备内部流体的流动方向由换热设备内部的结构决定了流体流通通道的形式，从而确定在换热设备内部流体的流动主体方向；其特征在于3)确定进出口接管方向根据换热设备内部流体的流动主体方向，采用与流体主体流动方向相同方向作为进出口接管的方向或采用流体主体流动方向切向方向作为进出口接管方向；4)确定进出口接管相对于壳体的角度进出口接管的方向与壳体的相对夹角即为进出口接管相对于壳体的角度。
2.根据权利要求1所述的适应不同内部结构的列管式换热器进出口设计方法，1)首先采用普通等径接管作为换热设备的进出口接管，根据流体流量计算所需进出口接管的管径d=4Vuπ]]>式中d——接管直径，mV——流体流量，m3/sU——流体流速，m/s，液体1～3m/s；气体20～40m/s2)确定换热设备内部流体的流动方向由于换热器内部是螺旋折流板结构，通过螺旋折流板在壳程形成一个螺旋形通道，流体沿此通道以螺旋形流过壳程，由此确定在换热器内部流体的流动主体方向；其特征在于3)确定进出口接管方向根据换热器内部流体的流动主体方向，采用螺旋线切线方向作为接管方向；4)确定进出口接管相对于壳体的角度进出口接管的方向与壳体的相对夹角为20～45°即为进出口接管相对于壳体的角度。
3.根据权利要求1所述的适应不同内部结构的列管式换热器进出口设计方法，1)首先采用普通等径接管作为换热设备的进出口接管，根据流体流量计算所需进出口接管的管径d=4Vuπ]]>式中d——接管直径，mV——流体流量，m3/sU——流体流速，m/s，液体1～3m/s；气体20～40m/s2)确定换热设备内部流体的流动方向由于换热器内部是弓形折流板结构，通过弓形折流板在壳程形成一个之字形通道，流体沿此通道以之字形流过壳程，由此确定在换热器内部流体的流动主体方向；其特征在于3)确定进出口接管方向根据换热器内部流体的流动主体方向，采用流体主体相同方向作为接管方向；4)确定进出口接管相对于壳体的角度进出口接管的方向与壳体的相对夹角为60～80°即为进出口接管相对于壳体的角度。
全文摘要
一种适应不同内部结构的换热器进出口设计方法，首先根据流体流量计算所需进出口接管的管径d；由换热设备内部的结构决定了流体流通通道的形式，从而确定在换热设备内部流体的流动主体方向；根据换热设备内部流体的流动主体方向，采用与流体主体流动方向相同方向作为进出口接管的方向或采用流体主体流动方向切向方向作为进出口接管方向；进出口接管的方向与壳体的相对夹角即为进出口接管相对于壳体的角度。采用本发明的设计方法在流体进入换热器后，流动方向与换热主体流动方向相同，不需要经过变向，可以减小流体流动的压力损失，同时可以使流体充分参与换热流动，减少旁通流动和泄漏，提高换热效率。
文档编号F28F9/26GK1587885SQ20041007303
公开日2005年3月2日 申请日期2004年8月27日 优先权日2004年8月27日
发明者高晓东, 沈人杰, 冯霄 申请人:西安交通大学