专利名称：一种传热管内外螺旋翅片式叉流换热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于气-气换热的热交换设备，尤其是涉及一种传热管内外
螺旋翅片式叉流换热器。
背景技术：
叉流式换热器是间壁式换热器中的一种主要形式，根据换热表面结构的不同可分 为管束式、管翅式、管带式及板翅式等类型。目前，国内外常用的换热器大体上可以分为管 式和板式两大类。对于有气体换热的情况，一般采用增加翅片的方式来强化气侧换热。通 常而言，板翅式换热器广泛应用于气_气换热，管翅式换热器较多的应用于气_液换热。对 于板翅式换热器，因其在钎接过程中局部没有钎牢而形成薄弱环节，而且隔板厚度相当小， 决定了板翅式换热器不能承受较高的绝对压力或者故障状态下较高的相对压力，在极限工 况下会发生胀裂，带来较大的经济损失和安全隐患，这就限制了板翅式换热器的使用场合。 而对于管翅式换热器， 一般仅在传热管外侧增加翅片，管侧方面的圆管能够承受较高的绝 对压力，适用于具有高压流体运作的场合，且操作压力的应用范围较宽，如冷凝器、蒸发器 和空冷器等，但其单位体积内的换热面积相对于板翅式换热器较低，换热能力低于板翅式 换热器的换热能力。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种传热 管内外螺旋翅片式叉流换热器，其结构设计合理且使用操作方便，在满足强化传热要求的 前提之下，能有效降低管内流动阻力增加，并能满足承受较高绝对压力或者故障状态下较 高相对压力的要求。 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种传热管内外螺旋翅片 式叉流换热器，包括壳体、设置在壳体上下两端的管程进口和管程出口 、分别位于壳体内部 两端的两个管板、平行固定于两个管板之间的多个传热管组成的传热管束和分别位于壳体 侧壁左右两侧中部的壳程进口和壳程出口，所述传热管与管程进口和管程出口连通组成管 内流通通道；所述传热管包括同心穿套的外管和堵塞的芯管以及在二者间绕管芯环绕嵌设 的内翅片，其特征在于所述传热管外设置有纵向螺旋外翅片，所述纵向螺旋外翅片与壳程 进口和壳程出口连通组成螺旋式壳侧流通通道，所述管内流通通道和螺旋式壳侧流通通道 的流动方向相垂直。 所述多个传热管外所设置的纵向螺旋外翅片为交错排列。 所述内翅片由波纹内翅片板弯曲而成且其在外管和芯管之间形成一个圆柱状的 纵向螺旋式内翅片管，所述纵向螺旋式内翅片管上分布有多个纵向螺旋式流通通道。 所述纵向螺旋外翅片的横截面形状为矩形、三角形或梯形。 所述波纹内翅片板波纹的纹路与水平方向间的夹角为a，其中15。《a《85° ; 所述波纹的波纹形状为连续周期函数，其纵向幅高与外管和芯管之间的间距相等；[0009] 所述内翅片中所流通的介质黏性越大，所述波纹内翅片板的波纹越稀疏，所述波
纹的波长A越大，所述纵向螺旋式流通通道的数量越少，a越大。 所述波纹内翅片板的波纹为锯齿形、矩形或正弦波形。 所述波纹内翅片板为打孔翅片板。 所述纵向螺旋外翅片上连续开有多个孔或多条缝。 本实用新型与现有技术相比具有以下优点 1、结构合理，使用操作方便。 2、传热管采用设有内外螺旋翅片的传热管，能够有效地增加管内传热面积，同时 改善管内外对流传热的场协效果，提高其综合传热效率；并且还省略了壳侧弓字型折流板， 使得换热器的结构得到一定程度的简化。 3、在叉流换热器的传热管外侧增加纵向螺旋外翅片后，使得传热管内外都设置有
纵向螺旋翅片，因而使传热管两侧的对流传热能力同时得到了强化，这样使所得到换热器 的单位体积内的换热面积远远大于一般的管翅式换热器，与板翅式换热器单位体积内的换
热面积相当。因此，本实用新型在换热能力方面可以达到板翅式换热器的水平，而在承受高 压方面与板翅式相比更具有优势，因为将内外翅片隔开的传热管可以承受管侧高压，壳侧 压力则由壳体承受。 综上所述，本实用新型提供一种新型传热管内外螺旋翅片式叉流换热器，增加了 管内外两侧的换热面积，同时增加管内外流速对流的扰动性，强化两侧的对流换热，使所得 到换热器的换热密度远大于一般的管翅式换热器，与板翅式换热器换热密度相当，在换热 能力方面接近板翅式换热器的水平，同时能够承受较高的绝对压力或者故障状态下较高的 相对压力，从而能有效防止换热器发生胀裂。 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型传热管的外部结构示意图。
图3为本实用新型所采用波纹内翅片板的整体结构示意图。
图4为本实用新型传热管的内部结构示意图。
图5为本实用新型纵向螺旋外翅片上开孔的传热管外部结构示意图, 图6为本实用新型纵向螺旋外翅片上开缝的传热管外部结构示意图, 附图标记说明
3-纵向螺旋外翅片； 6_外管；
10-1-管程进口 ；
ll-l-壳程进口； ll-2-壳程出口； 13-缝。
l-管板； 2-传热管 4-通孔； 5_壳体；
7-内翅片； 8-芯管； 10-2-管程出口 ； 12-孔；
具体实施方式如图1 、图2所示，本实用新型包括壳体5、设置在壳体5上下两端的管程进口 10-1
4和管程出口 10-2、分别位于壳体5内部两端的两个管板1、平行固定于两个管板1之间的多 个传热管2组成的传热管束和分别位于壳体5侧壁左右两侧中部的壳程进口 11-1和壳程 出口 11-2，所述传热管2与管程进口 10-1和管程出口 10-2连通组成管内流通通道。所述 传热管2包括同心穿套的外管6和堵塞的芯管8以及在二者间绕管芯环绕嵌设的内翅片7。 所述传热管2外设置有纵向螺旋外翅片3，所述纵向螺旋外翅片3与壳程进口 11-1和壳程 出口 11-2连通组成螺旋式壳侧流通通道，所述管内流通通道和螺旋式壳侧流通通道的流 动方向相垂直。所述多个传热管2外所设置的纵向螺旋外翅片3为交错排列。 结合图3、图4，所述传热管2包括同心穿套的外管6和芯管8以及在二者间绕管芯 环绕嵌设的内翅片7，其内翅片7由波纹内翅片板弯曲而成且在外管6和芯管8之间形成一 个圆柱状的纵向螺旋式内翅片管，所述纵向螺旋式内翅片管上分布有多个纵向螺旋式流通 通道。另外，波纹内翅片板波纹的纹路与水平方向间的夹角为a，其中15。《a《85° ; 所述波纹的波纹形状为连续周期函数，其纵向幅高与外管6和芯管8之间的间距相等，并且 所述内翅片7与外管6和芯管8之间采用钎焊进行连接，同时，芯管8为堵塞芯管。在实际 应用过程中，内翅片7中所流通的介质黏性越大，所述波纹内翅片板的波纹越稀疏，所述波 纹的波长A越大，纵向螺旋式流通通道的数量越少，a越大。本实施例中，波纹内翅片板 的波纹为正弦波形，实践中，也可以将波纹内翅片板的波纹加工制作为锯齿形或矩形等其 他波纹形状。本实施例中，所述波纹内翅片板为打孔翅片板。 实际加工制作时，所述多个传热管2外所设置的纵向螺旋外翅片3为正对排列或 交错排列。所述多个纵向螺旋外翅片3的横截面形状为矩形、三角形或梯形，加工制作时， 可以根据需要将纵向螺旋外翅片3的横截面波纹制作为相应的形状。另外，所述纵向螺旋 外翅片3上连续开有多个孔12或多条缝13，详见图5和图6。另外，当流通的的介质黏性 比较大时，纵向螺旋外翅片3采用单螺旋或双螺旋结构；而当流通的介质黏性较小时，则纵 向螺旋外翅片3可以相应采用多螺旋结构。本实施例中，纵向螺旋外翅片3为单螺旋结构。 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根 据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍 属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求一种传热管内外螺旋翅片式叉流换热器，包括壳体(5)、设置在壳体(5)上下两端的管程进口(10-1)和管程出口(10-2)、分别位于壳体(5)内部两端的两个管板(1)、平行固定于两个管板(1)之间的多个传热管(2)组成的传热管束和分别位于壳体(5)侧壁左右两侧中部的壳程进口(11-1)和壳程出口(11-2)，所述传热管(2)与管程进口(10-1)和管程出口(10-2)连通组成管内流通通道；所述传热管(2)包括同心穿套的外管(6)和堵塞的芯管(8)以及在二者间绕管芯环绕嵌设的内翅片(7)，其特征在于所述传热管(2)外设置有纵向螺旋外翅片(3)，所述纵向螺旋外翅片(3)与壳程进口(11-1)和壳程出口(11-2)连通组成螺旋式壳侧流通通道，所述管内流通通道和螺旋式壳侧流通通道的流动方向相垂直。
2. 按照权利要求1所述的一种传热管内外螺旋翅片式叉流换热器，其特征在于所述多个传热管(2)外所设置的纵向螺旋外翅片(3)为交错排列。
3. 按照权利要求1或2所述的一种传热管内外螺旋翅片式叉流换热器，其特征在于所述内翅片(7)由波纹内翅片板弯曲而成且其在外管(6)和芯管(8)之间形成一个圆柱状的纵向螺旋式内翅片管，所述纵向螺旋式内翅片管上分布有多个纵向螺旋式流通通道。
4. 按照权利要求1或2所述的一种传热管内外螺旋翅片式叉流换热器，其特征在于所述纵向螺旋外翅片(3)的横截面形状为矩形、三角形或梯形。
5. 按照权利要求3所述的一种传热管内外螺旋翅片式叉流换热器，其特征在于所述波纹内翅片板波纹的纹路与水平方向间的夹角为a，其中15。《a《85° ;所述波纹的波纹形状为连续周期函数，其纵向幅高与外管(6)和芯管(8)之间的间距相等；所述内翅片(7)中所流通的介质黏性越大，所述波纹内翅片板的波纹越稀疏，所述波纹的波长A越大，所述纵向螺旋式流通通道的数量越少，a越大。
6. 按照权利要求3所述的一种传热管内外螺旋翅片式叉流换热器，其特征在于所述波纹内翅片板的波纹为锯齿形、矩形或正弦波形。
7. 按照权利要求3所述的一种传热管内外螺旋翅片式叉流换热器，其特征在于所述波纹内翅片板为打孔翅片板。
8. 按照权利要求1或2所述的一种传热管内外螺旋翅片式叉流换热器，其特征在于所述纵向螺旋外翅片(3)上连续开有多个孔(12)或多条缝(13)。
专利摘要本实用新型公开了一种传热管内外螺旋翅片式叉流换热器，包括壳体、设置在壳体上下两端的管程进口和管程出口、分别位于壳体内部两端的两个管板、平行固定于两个管板之间的多个传热管组成的传热管束和位于壳体左右两侧中部的壳程进口和壳程出口，传热管与管程进口和管程出口连通组成管内流通通道；传热管包括外管和芯管及在二者间绕管芯环绕嵌设的内翅片，传热管外设置有纵向螺旋外翅片，纵向螺旋外翅片与壳程进口和壳程出口连通组成螺旋式壳侧流通通道，管内流通通道和螺旋式壳侧流通通道的流动方向相垂直。本实用新型结构设计合理且使用操作方便，在满足强化传热要求的前提之下，能有效降低管内流动阻力增加，并具有较高的承压能力。
文档编号F28F3/02GK201449186SQ200920033890
公开日2010年5月5日 申请日期2009年7月14日 优先权日2009年7月14日
发明者吴峰 申请人:西安石油大学