专利名称：螺旋片式换热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及换热装置，具体是一种利用高温废气进行换热的螺旋片式换热 器。
背景技术：
各种锅炉、内燃机、燃料燃烧加热炉及水泥厂、化工厂、钢铁厂、玻璃熔化厂等生产 工艺过程排放的各种废气源都是高温气体，回收利用这部分热能可以提高各种装置的效 率，提高能源利用率，因此热量回收装置被广泛应用于各热力过程中。目前市场有管壳式换 热器、空气冷却器、板式换热器、板翅式换热器、热管换热器、回转式空气换热器等多种类型 结构的换热器，应用于人类生产、生活所需要的各种领域，为有限的不可再生能源的利用， 起到重要作用。但目前所使用的各种换热器存在或结构复杂、造价高，或结构不够合理、流 体流动阻力大、换热效率低等缺点。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、单位体积传热面积大、流 动阻力小、传热性能好、换热效率高的螺旋片式换热器。 本实用新型的技术解决方案是它包括圆管状的外壳、内管、中间套管、螺旋换热 片、上集箱和下集箱，内管和中间套管均为圆管体，内管与外壳同轴并置于外壳内，中间套 管置于内管与外壳之间，螺旋换热片置于内管、中间套管和外壳之间的环形空间内并将每 层环形空间分别分隔成若干个相间的废气螺旋通道和换热工质螺旋通道，换热工质螺旋通 道于上、下端部的侧向开口设换热工质通口通往外壳外部，上集箱和下集箱均为环形箱体， 上集箱和下集箱的外壁上分别设有换热工质出口和换热工质入口 ，上集箱和下集箱分别固 定在外壳外壁的上、下部于换热工质通口处。 本实用新型的技术效果是它具有结构简单、单位体积传热面积大、流动阻力小、 传热性能好、换热效率高的优点，其应用范围广、布置灵活，并可提供不同温度和流量的热 工质。它解决了由于增加冷热工质换热面积达到一定回收热能而造成工质流通阻力大、用 钢材料多、换热效果差的问题；解决了质量轻、结构紧凑、传热面密度高带来的漏风量大、结 构复杂、制造工艺要求高、运检费用大等到不利缺点。
图1为本实用新型实施方式一的立体剖视结构示意图； 图2为本实用新型实施方式一螺旋通道的立体剖视结构示意图； 图3为本实用新型实施方式一螺旋通道间的连接关系示意图； 图4为本实用新型实施方式二的立体剖视结构示意图。
具体实施方式
实施方式一 如图1、2和3所示，本实施方式的螺旋片式换热器，包括圆管状的外壳1、内管2、 中间套管3、螺旋换热片4、上集箱5和下集箱6，内管2和中间套管3均为圆管体，内管2与 外壳1同轴并置于外壳1内，中间套管3置于内管2与外壳1之间，螺旋换热片4置于内管 2、中间套管3和外壳1之间的环形空间内并将每层环形空间分别分隔成若干个相间的废气 螺旋通道和换热工质螺旋通道，换热工质螺旋通道于上、下端部的侧向开口设换热工质通 口 7通往外壳1外部，上集箱5和下集箱6均为环形箱体，上集箱5和下集箱6的外壁上分 别设有换热工质出口 8和换热工质入口 9，上集箱5和下集箱6分别固定在外壳1外壁的 上、下部于换热工质通口 7处。 本实施方式一中，各层间相邻的换热工质螺旋通道其上、下两端相邻近的端口可 以相互连通并共同开口通往外壳1外部，也可以单独开口分别通往外壳1外部。 实施方式二 如图4所示，它与实施方式一不同的是，所述上集箱5和下集箱6内均设有环形隔 板10，隔板10将上集箱5和下集箱6内的空间分别分隔成层数与外壳1和内管2间的环形 空间层数相同的环形空间，上集箱5和下集箱6内的环形空间分别与各层的换热工质螺旋 通道单独连通，并单独于集箱外壁设出、入口 。所述下集箱6设有与上集箱5数量相对应的 环形隔板10和换热工质入口 9。 本实施方式二中，可提供不同温度和流量的热工质，也可以为不同换热源进行换热。 上述实施方式中，可根据螺旋通道的层数和数量及实际应用情况决定上集箱(5) 和下集箱(6)内的空间分隔数量，可以是一个分隔的环形空间对应一层换热工质螺旋通 道，也可以对应多层换热工质螺旋通道，也可以只在上集箱(5)内进行分隔，以实现流出多 种温度和流量的换热工质的目的，也可以在下集箱(6)内同时分隔，以实现对不同换热工 质进行换热的目的。 上述各实施方式中，由于螺旋通道被分为废气螺旋通道和换热工质螺旋通道，所 以，螺旋换热片4应为偶数个。中间套管3和外壳1之间的环形空间视实际应用可以增加 至多个。换热工质螺旋通道的两端口处可制成流线形，以减少流体阻力。内管2可以作为 废气通道使用，也可以是盲管。 本实用新型热废气热量传递过程为热废气向金属板进行对流换热，热金属板由 热端面向冷端面进行导热传递，冷端面被加热后再向冷工质对流传递。以此完成一个热量 传递过程。决定此热传递强度性能的有五项主要因素换热面积、金属导热面的厚度、温差、 金属热导系数及对流放热(吸热)系数、冷热工质的流动状态-即层流还是湍流。该换热 器结构充分考虑以上条件，特别是大大提高了起主要换热作用的对流放(吸)热系数，实现 了层流状态的湍流换热效果。 本实用新型在工质吸热通道安装了改善传热效果的波纹定位板，又进一步提高了 传热效果(废气通道因其含有微粒粉尘，安装波纹定位板易造成堵塞并不易清除，长时将 降低传热效果，故不安装为好)。 本实用新型各层螺旋通道流体阻力因中心通道螺距小，螺旋圈数多，中心以外的 螺旋通道的螺旋叶片内外径逐渐增大，以弥补梯级进出冷热工质不同时进出换热室的距离差别，进而达到内外各螺旋通道的流体阻力相近，达到各通道进出冷热工质均匀。 本实用新型通过改变螺旋叶片内外径，螺旋圈数及内外层数以实现不同容量的换
热量，配套范围十分广范。 本实用新型被加热工质的进入及流出热交换室结构对热废气进出热交换室无任 何影响，大大降低了热废气流通阻力。 本实用新型被加热的工质可实现多种温度和流量以满足热工质的不同需要。 本实用新型被加热工质可以是空气、其它气体、也可以是其它液体，被加热工质广 泛。 本实用新型冷工质流速可以(较其它结构换热器)提高，增大冷热源的温差，热量 交换效率更高。 本实用新型在结构和设计件用材不发生低温腐蚀的情况下，微粒灰尘在螺旋离心 作用下，向各层外壁聚积，清扫维护方便。 本实用新型运行时不需要外部动力，焊接良好无腐蚀时，不存在窜气和外漏，所以 经济性可靠性高。 螺旋片式换热器作为热量回收装置中的一种，为气体_空气或气体_液体热回收 方式，目的在于用高温烟气加热准备肋燃的空气或被加热工质应用于其它用途，目的在于 达到能源循环使用，提高能源利用效率，改善装置功能特性。 该结构的换热器主要用于气体-空气换热(用于气体-液体热回收装置时，结构 需加强)，主要应用于废气源最末级热量回收，也称螺旋片空气预热器，它解决了管式空气 预热器体积大、金属耗量大、布置不灵活、换热效率不高、废气流通阻力大、易集灰、易发生 低温腐蚀造成漏风大等不利缺点，解决了回转式空气预热器漏风量大、结构复杂、制造工艺 要求高维护工作及费用多、检修也复杂等诸多不利因素，集它们的优点并有所提高和发展。 该螺旋换热结构，使流体以层流状态流动，而起到旺盛湍流换热结果，且层流边界层的厚度 较其它结构换热状态减少，大大提高了对流换热强度。
权利要求螺旋片式换热器，包括圆管状的外壳(1)，其特征在于，它还包括内管(2)、中间套管(3)、螺旋换热片(4)、上集箱(5)和下集箱(6)，内管(2)和中间套管(3)均为圆管体，内管(2)与外壳(1)同轴并置于外壳(1)内，中间套管(3)置于内管(2)与外壳(1)之间，螺旋换热片(4)置于内管(2)、中间套管(3)和外壳(1)之间的环形空间内并将每层环形空间分别分隔成若干个相间的废气螺旋通道和换热工质螺旋通道，换热工质螺旋通道于上、下端部的侧向开口设换热工质通口(7)通往外壳(1)外部，上集箱(5)和下集箱(6)均为环形箱体，上集箱(5)和下集箱(6)的外壁上分别设有换热工质出口(8)和换热工质入口(9)，上集箱(5)和下集箱(6)分别固定在外壳(1)外壁的上、下部于换热工质通口(7)处。
2. 如权利要求1所述的螺旋片式换热器，其特征在于，所述上集箱(5)内设有环形隔板 (IO)，隔板(10)将上集箱(5)分隔成若干环形空间，上集箱(5)内的各环形空间分别与各 层的换热工质螺旋通道单独连通或与多层换热工质螺旋通道同时连通，并于上集箱(5)外 壁分别设相应的换热工质出口 (8)。
3. 如权利要求2所述的螺旋片式换热器，其特征在于，所述下集箱(6)设有与上集箱 (5)数量相对应的环形隔板(10)和换热工质入口 (9)。
专利摘要螺旋片式换热器涉及换热装置。它包括外壳(1)、内管(2)、中间套管(3)、螺旋换热片(4)和上、下集箱(5)、(6)，中间套管(3)置于内管(2)与外壳(1)之间，螺旋换热片(4)置于三者间的环形空间内并将每层分隔成若干个相间的废气螺旋通道和换热工质螺旋通道，换热工质螺旋通道于上、下端部的侧向开口设换热工质通口(7)通往外壳(1)外部，上、下集箱(5)、(6)的外壁上分别设有换热工质出、入口(8)、(9)，上、下集箱(5)、(6)分别固定在外壳(1)外壁的上、下部于换热工质通口(7)处。它具有结构简单、单位体积传热面积大、流动阻力小、传热性能好、换热效率高的优点。
文档编号F28D9/04GK201503229SQ20092010054
公开日2010年6月9日 申请日期2009年7月31日 优先权日2009年7月31日
发明者刘福贵 申请人:刘福贵