专利名称：双螺旋流道曲面折流板换热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种换热工艺设备，特指一种双螺旋流道螺旋曲面折流板换热器。
背景技术：
管壳式换热器易于制造，生产成本较低，选材范围广，清洗方便，适应性强，容量大，工作可靠，并且能适应高温高压。其在很多工业领域中大量使用，尤其在石油、化工及能源等部门所使用的换热设备中，管壳式换热器仍处于主导地位。为了强化壳程传热，又不使管子太长，在设计换热器管束时，常用的方法是利用横向折流板进行分程。折流板型式主要有弓形和螺旋折流板。螺旋折流板形状又可分为平面和曲面两种。
横向折流板换热器，流体在壳程呈Z形流动。它的缺点是流动死区大，易结垢，换热系数小；且流动压降大，耗能高。
另曾舟华，钱颂文等.管壳式换热器壳程弓形折流板传热死区流体介质滞留现象研究，制冷，1995，52(3)10-14，对弓形折流板换热器进行了数值模拟，并用有色注射液分光光度计进行实测，发现相对传热死区为17％。
而采用平面螺旋折流板搭接形式的换热器，虽然部分地解决了流动死区的问题，提高了换热系数，降低流动阻力，减少壳侧的结垢。但一方面由于采用平面板搭接而形成螺旋流道，这样在螺旋流道流体流动的方向上有平面折流板端面的阻挡，增降压降，并且在螺旋流道中仍然有部分死区存在，影响换热效果；另一方面，平板搭接会在搭接处形成较大的缝隙，流体在螺旋流道中流动的同时，有部分流体会从搭接缝隙中漏掉，造成小部分流体不按螺旋流道方向流动，影响换热效果，增加流动阻力。
发明内容
为了解决上述问题，本发明在搭接螺旋折流板换热器的基础上，将平面折流板设计成螺旋曲面折流板。在结构上可以避免折流板搭接处的缝隙的产生，防止流体在螺旋流道中从板缝中泄漏，增大换热系数。螺旋形的曲面所构成的流道没有棱角，也没有板端面的阻挡，能够彻底消螺旋流道中流动死区。并且将平面折流板改成螺旋曲面折流板能够减小流体与折流板之间的流动阻力，减小压降，进一步减小壳侧的结垢。
实现上述目的的技术方案是现有管壳式换热器，其特征在于设有螺旋曲面折流板用于形成螺旋流道，其由若干半圆形螺旋曲面折流板组成，两块折流板连接形成一个360°螺旋环，螺旋曲面折流板的外径螺旋线的切线与垂直换热管轴线平面的夹角α称为螺旋角，螺旋角为9°～40°。
本发明的优点(1)螺旋流动会产生作用在流体上的离心力。在离心力的作用下周期的改变速度方向，从而加强流体的纵向混合；另外，旋流产生的二次流动的强烈冲刷既可增强换热又不易结垢。
(2)螺旋流和径向二次流相迭加，使湍流强度大幅度增强，并使湍流度径向分布均匀化，从而增强换热。
(3)流动完全沿着螺旋折流板方向流动，没有死区，增加了换热面积利用率，减小了流动压降。
(4)曲面螺旋折流板使用，即保证了低流动阻力的折流板安装角度，又可实现小螺距长流程的大接触面积。得到了强化传热、降低流动阻力的效果。
(5)折流板采用螺旋曲面形式，能够避免平板搭接形成的缝隙，防止流体泄漏，更进一步增大换热系数。
(6)用曲面折流板代替平面折流板，减小了流体与折流板之间的流动阻力，减小压降，进一步降低壳侧的结垢趋势。
(7)本发明对于低粘度流体、高粘度流体及流体有无相变等情况均适用，尤其是对于高粘度流体，一侧或两侧为层流流动状态的换热器，效果更为突出。
与平面折流板换热器相比，可提高壳程换热系数20～30％、减小压降40～50％、不易结垢，可延长检修周期120％。
图1是本发明双螺旋流道螺旋曲面折流板串的三维效果图(主视)。
图2是本发明双螺旋流道螺旋曲面折流板串的三维效果图(俯视)。
1.换热管；2.螺旋曲面折流板；3.定距管；具体实施方式
如图1所示，双螺旋流道由若干半圆形螺旋曲面折流板2组成，两块折流板连接形成一个360°螺旋环。螺旋曲面折流板2的外径螺旋线的切线与垂直换热管1的平面成一定的倾斜角α，称为螺旋角。螺旋角的大小由介质和换热工艺确定，一般在9°-40°之间。前后螺旋环之间有定距管3，定距管用来固定螺旋环之间的轴向距离。
制造时，首先根据换热工艺确定螺旋角，由螺旋角设计半圆形螺旋曲面折流板，下料待用。通过计算确定螺旋环间的距离。安装时前后两块折流板顺螺旋方向依次安装，两块折流板之间通过定距管固定，即形成螺旋流道。
权利要求
1.双螺旋流道螺旋曲面折流板换热器，其特征在于设有螺旋曲面折流板用于形成双螺旋流道，其由若干半圆形螺旋曲面折流板组成，两块折流板连接形成一个360°螺旋环，螺旋曲面折流板的外径螺旋线的切线与垂直换热管轴线平面的夹角为9°～40°的螺旋角。
全文摘要
本发明涉及一种换热工艺设备，特指一种双螺旋流道螺旋曲面折流板换热器。其在现有搭接双螺旋流道平面折流板换热器的基础上，将平面折流板设计成螺旋曲面折流板，在结构上可以避免折流板搭接处的缝隙的产生，防止流体在螺旋流道中从板缝中泄漏，增大换热系数。螺旋形的曲面所构成的流道没有棱角，也没有板端面的阻挡，能够彻底消螺旋流道中流动死区。并且将平面折流板改成螺旋曲面折流板能够减小流体与折流板之间的流动阻力，减小压降，进一步减小壳侧的结垢。
文档编号F28F9/22GK101029809SQ200710019860
公开日2007年9月5日 申请日期2007年2月1日 优先权日2007年2月1日
发明者王树立, 李恩田, 赵会军, 周诗岽, 赵书华, 张元秀, 王海秀, 史小军 申请人:江苏工业学院