一种列管式换热器的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种列管式换热器，涉及换热【技术领域】，能够解决壳体内容易产生死体积或容易发生漏流现象的技术问题。该换热器的壳体内设有螺旋通道和换热管，螺旋通道是由一块折流板生成或由至少两块折流板顺次连接而成，壳体两侧管板之间设有至少一个减漏柱体，减漏柱体位于壳体的轴线位置处或周向分布在壳体的轴线周围。该换热器可以减小壳体内的死体积或相邻折流板之间间隙处漏流的发生率。
【专利说明】_种列管式换热器
【技术领域】
[0001]本发明涉及换热器【技术领域】，尤其涉及一种列管式换热器。
【背景技术】
[0002]随着经济和工业的快速发展，世界各国面临着能源短缺的问题，所以如何高效利用已有能源是各国人们日益关注的焦点。其中，换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由较高的流体传递给温度较低的流体，是提高能源利用率的主要设备之一。目前，应用较广泛的换热器为列管式换热器，列管式换热器由一般由壳体、换热管束、管板、折流板(挡板)和管箱等部件组成。
[0003]当壳体内的折流板为螺旋折流板时，壳体内的流体将在螺旋通道内流动，螺旋通道内的流体是依靠离心力作用的，故其中心区域为流体的低流速区，当壳体内流体为含固流体时，在低流速区容易产生死体积。此外，当螺旋通道是由多片折流板搭接而成时，相邻折流板的搭接处通常具有间隙，流体在折流板之间螺旋流动，该间隙的存在会导致流体流经此处时由于流速低从而出现漏流现象。越是靠近换热器壳体中心的地方，间隙越大，流体的流速越低，漏流的程度则越是严重。漏流会影响换热器管程和壳程之间的传热，对于含固流体，还会引起固体的局部沉积，进而影响过程传热，严重时会堵塞换热器，彻底丧失换热功能。
【发明内容】
[0004]本发明的实施例提供一种列管式换热器，能够解决壳体内容易产生死体积或容易发生漏流现象的技术问题。
[0005]为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案:
[0006]一种列管式换热器，所述换热器的壳体内设有螺旋通道和换热管，所述螺旋通道是由一块折流板生成或由至少两块折流板顺次连接而成，所述壳体内两侧管板之间设有至少一个减漏柱体；所述减漏柱体位于所述壳体的轴线位置处或者周向分布在所述壳体的轴线周围。
[0007]进一步的，所述减漏柱体为空心管，且所述减漏柱体的末端向外延伸至所述管板外侧的管箱内。
[0008]进一步的，所述折流板与所述减漏柱体紧密接触。
[0009]进一步的，所述折流板为扇形折流板，且所述扇形折流板的倾角范围为4?45°。
[0010]进一步的，所述螺旋通道的螺距与所述壳体内径的比值范围为0.2?0.5。
[0011]进一步的，所述换热管呈环形阵列排布，且径向分层布置。
[0012]进一步的，沿所述管板径向向外方向，所述换热管的管径逐渐增大。
[0013]进一步的，相邻外层所述换热管与内层所述换热管的管径比值范围为I?3。
[0014]进一步的，相邻设置的外层所述换热管的管心距与内层所述换热管的管心距的比值范围为0.8?5。
[0015]进一步的，所述壳体内壳程流体的流速控制在0.3?3m/s范围之内。
[0016]本发明实施例提供的列管式换热器中，壳体内设置有螺旋通道和减漏柱体，可以使壳程流体在减漏柱体之外的螺旋通道内流动，而减漏柱体的设置可以减小流体在低流速区的流通截面积，使流体沿螺旋通道的外围区域流动，从而减小壳体内的死体积；当螺旋通道是由至少两块折流板连接而成时，能够降低流体在相邻折流板之间间隙处漏流的发生率。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例所述的列管式换热器的立体结构示意图；
[0018]图2为图1中所述的管板与减漏柱体的第一种连接示意图；
[0019]图3为图1中所述的管板与减漏柱体的第二种连接示意图；
[0020]图4为图1中所述换热管为矩形阵列式布置示意图；
[0021]图5为图1中所述换热管为环形阵列式布置示意图。
[0022]附图标记:
[0023]1、壳体，2、扇形折流板，3、管板，4、折流板间隙，5、减漏柱体。
[0024]F所指方向为壳程流体的流动方向；
[0025]Fr所指方向为管程流体的流动方向。
【具体实施方式】
[0026]本发明实施例中有如下注释说明。
[0027]折流板的倾斜角度:折流板沿其半径旋转后，其平面与壳体轴线之间的夹角。
[0028]帖胀连接方式:当将管件穿插到相应孔内时，管件外壁与该孔内壁具有间隙，为了减小或消除该间隙，采用膨胀装置(膨胀器)将该管件位于该孔内的内孔进行扩孔工艺，使该管件与该孔之间成为紧配合。其中，膨胀装置可以采用机械式膨胀装置(膨胀器)或液压式膨胀装置(膨胀器)。
[0029]漏流现象:相邻的折流板之间在搭接过程中产生一定的间隙。这样，壳体内流体流动时，一部分流体将沿着预置的折流板通道规则性地流动，还有一部分流体则会通过该间隙漏流进入下一区域，造成经过该间隙附近换热管的流体流量减小，流体流速变慢，从而使换热器的换热系数减小，影响传热性能，严重时，将有大部分流体直接漏流进入下一区域，换热管两侧流体换热效率将大大下降，从而失去了换热功能。尤其，对于含固流体而言，漏流现象的存在不仅仅影响了换热器的传热性能，还容易造成固体颗粒沉积在折流板的间隙处，严重时堵塞换热器。
[0030]矩形阵列布管方式:指换热管在水平和竖直方向进行规则分布，所有换热管为等直径规格，在水平方向和竖直方向换热管中心间距为固定尺寸的排列方式，排布形式有:30°、45°、60°、90° 等排列方式。
[0031]环形阵列布管方式:以管板中心为圆心，换热管由内向外逐层环形分布，同层换热管规格可以相同，换热管管心距可以相等；相邻内外两层换热管的规格不一定相同，管心距不一定相等。
[0032]滑孔:指管板在钻孔时，由于相邻管孔之间的距离较近，在进行实际打孔操作时，由于实际操作的精度控制难度较大，容易出现偏心现象，相邻管孔之间就可能出现打穿的情况，该情况尤其容易发生在减漏柱体束的安装过程中。
[0033]下面结合附图对本发明实施例所述的列管式换热器进行详细描述。
[0034]本实施例是一种列管式换热器，如图1所示，该换热器的壳体I内设有螺旋通道和换热管，螺旋通道是由一块折流板生成或由至少两块折流板顺次连接而成，壳体I两侧管板3之间设有至少一个减漏柱体5，当减漏柱体5为I个时，可以将减漏柱体5设在管板3的中心轴线位置处；当减漏柱体5为多个时，减漏柱体5周向(均匀)分布在壳体I的轴线周围，例如:可以将其中一个减漏柱体5设在管板3的中心轴线位置处，其余减漏柱体5以壳体I的轴线为中心周向均匀分布在该轴线附近。
[0035]本实施例中，壳程流体在减漏柱体5之外的螺旋通道内流动，减漏柱体5的设置可以减小壳程流体在低流速区的流通截面积，使壳程流体沿螺旋通道的外围区域流动，从而减小壳体I内的死体积；当螺旋通道是由至少两块折流板连接而成时，能够降低流体在相邻折流板之间间隙处漏流的发生率。此外，减漏柱体5还可以起到支撑和定距的作用。
[0036]本实施例中，减漏柱体5为一个且与壳体共轴线设置，但减漏柱体5的数量不限于此，可以是多个减漏柱体5组成的管束，其位置也不限于此，最好设在壳体I的中心轴线附近区域呈周向(均匀)分布。
[0037]具体的，本实施例中，减漏柱体5与管板3之间的连接方式为焊接，如图2和图3所示，还可以采用可拆卸式的螺纹连接方式，或者采用帖胀工艺使减漏柱体5与管板3为紧配合。
[0038]减漏柱体5截面可以为圆形、椭圆形或菱形等，减漏柱体5优选为圆形管。减漏柱体5的外径可以大于换热管的外径，也可以小于换热管的外径，当然也可以等于换热管的外径，当两者外径相等时，可以降低加工难度。
[0039]其中，减漏柱体5的末端可以嵌入到管板3内侧且不穿透管板3，如图2所示，这样设置可以使得减漏柱体5对管板3的强度产生的影响较小，无需对管板3进行钻通孔，所以不会产生滑孔现象的发生，还具有安装方便的优点。另外，此种结构的减漏柱体5可以是空心管或实心棒结构。
[0040]此外，减漏柱体5为空心管时，其末端也可以向外延伸至管板3外侧的管箱内，如图3所示，即减漏柱体5完全贯穿于管板3的整个厚度，此时，减漏柱体5的管口位于换热器管板3两侧的管箱中，故当减漏柱体5为空心管状结构时，可以将减漏柱体5内通入与换热管相同的液体，可以与壳程流体进行换热，即减漏柱体5具有换热管的作用，当然，该减漏柱体5也可以是换热管束中的换热管。减漏柱体5有效减小壳体I内流体漏流的同时，还直接参与了换热器冷、热流体的换热过程，一举两得。这种形式尤其适合于减漏柱体5为单管的情况。当减漏柱体5内的流体与壳程流体进行换热时，虽然减小了换热管的排布数量，间接地减少了换热面积，但是整个换热器的换热能力并没有减弱。
[0041]本实施例中，壳程流体的流动过程中，为了减少或避免折流板与减漏柱体5连接处的漏流现象的发生，将折流板与减漏柱体5紧密接触。
[0042]为了简化折流板的加工及安装难度，可以将折流板设置成扇形折流板2，当选择扇形折流板2时，每块扇形折流板2在搭接时将围绕减漏柱体5进行螺旋排列布置，并根据减漏柱体5的形状参数对扇形折流板2靠近减漏柱体5的部位切除加工，使其刚好包裹在减漏柱体5外周，实现无缝衔接。对于多根减漏柱体5组成的减漏柱体束，扇形折流板2可以根据各自的具体形状及相互之间的布置关系进行切割，使切割后的扇形折流板2与减漏柱体束之间能实现无缝衔接，以有效减小部分漏流空间，进而减少漏流现象的发生。在此说明的是，折流板不局限与扇形折流板，也可以选择其它形状的折流板。
[0043]为了进一步减少或避免漏流现象的发生，可以将扇形折流板2的倾角范围选择为4?45°，优选为15?45°，且将螺旋通道的螺距与壳体I内径的比值范围选择为0.2?0.5。在该倾角范围内，优先选择大倾角布置方式，使壳程流体在壳体I内流动时流体的压降减小，使流体更容易沿惯性运动轨迹流动，从而减小流体从相邻折流板间隙4通过的可能性，即减少漏流现象的发生，进而减少壳体I内含固流体由于漏流而产生的死体积。
[0044]本实施例中，换热管的布置方式可以采用矩形阵列式，如图4所示，以单个螺距由四块扇形折流板2组成为例，但本发明中的扇形折流板的设置数量不限于此，“ + ”形线为4块折流板投影时的边界线。当然，这种边界线也可以是“ X ”形线。对于多块折流板拼接的形式还可以有不同的投影边界线，本实施例以4块折流板为例，如图4所示，白色圆圈为换热管的投影，黑色圆圈为减漏柱体5的投影。从图上可以看出，换热管在水平方向和竖直方向上均呈规则性分布，换热管规格相同；靠近中心的区域，换热管与减漏柱体5间距较大。
[0045]此外，本实施例中，换热管的布置方式还可以采用环形阵列式排布，如图5所示，在环形阵列布管方式中，“+”或“ X ”形线为4块折流板投影边界线，对于多块折流板拼接的形式还可以其他形式投影边界线，在此以4块折流板为例，对折流板数量不做限定。白色圆圈为换热管的投影，黑色圆圈为减漏柱体5的投影。换热管的排布以壳体I轴线为中心，由内向外逐层布置，靠近减漏柱体5的地方采用直径相对较小的换热管，沿着管板3径向向外方向，换热管直径逐级增大，每一个环形层的换热管规格相同。显然，换热管在水平方向和竖直方向上均呈不规则分布，但在径向方向上则呈规则性排布。
[0046]如上所述，换热管采用环形阵列式布置方式(如图5所示)时，将相邻外层换热管与内层换热管的管径比值范围选择为I?3，相邻设置的外层换热管管心距与内层换热管管心距的比值范围选择为0.8?5。如此设置时，靠近换热器管板3中心的地方，尽管流速较低，但由于采用直径较小的换热管，换热管与减漏柱体5的间距可控制地设置成更小，并且较小的换热管更容易造成低流速流体的紊流程度，强化流体扰动，这在一定程度上减小了漏流的发生率。同时，径向方向的换热管呈规则性分布，使得靠近减漏柱体5与远离减漏柱体5的局部阻力更为接近，使得流体流经每个局部区域的压降更加平稳、均衡，从而使得流体在螺旋通道内的流动更为规则，以减小漏流。此外，由于壳程流体是沿着螺旋通道流动的，环形阵列布管方式可以使流体流经每个通道横截面的换热管的排布方式更加一致、横截面更规则，从而提高流体流动的稳定性，降低漏流量，减小换热管管束外径与壳体I内壁之间的间隙，降低流体从该间隙漏流的可能性。
[0047]由于壳程流体的流速与流体的漏流程度相关，流体流速较高时有利于流体沿惯性运动轨迹流动，但是当壳体I内壳程流体的流速太高时则会增加壳程压降，该压降较大时会加重流体的漏流量，故需将该流体流速控制在合理的范围，壳体I内合理的壳程流体的流速范围选择为0.3?3m/s，优选为0.5?2m/s，以有效减少漏流现象的发生。
[0048]综上所述，本实施例中，减漏柱体5的设置能够减小扇形折流板间隙4，此外，对换热管进行合理的布置等能进一步减少流体漏流现象的发生，减少壳体内的死体积，从而提高壳程流体与换热管(管程流体)的换热效率。
[0049]在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0050]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种列管式换热器，其特征在于，所述换热器的壳体内设有螺旋通道和换热管，所述螺旋通道是由一块折流板生成或由至少两块折流板顺次连接而成，所述壳体内两侧管板之间设有至少一个减漏柱体；所述减漏柱体位于所述壳体的轴线位置处或者周向分布在所述壳体的轴线周围。
2.根据权利要求1所述的列管式换热器，其特征在于，所述减漏柱体为空心管，且所述减漏柱体的末端向外延伸至所述管板外侧的管箱内。
3.根据权利要求1所述的列管式换热器，其特征在于，所述折流板与所述减漏柱体紧密接触。
4.根据权利要求1-3任一项所述的列管式换热器，其特征在于，所述折流板为扇形折流板，且所述扇形折流板的倾角范围为4?45°。
5.根据权利要求1所述的列管式换热器，其特征在于，所述螺旋通道的螺距与所述壳体内径的比值范围为0.2?0.5。
6.根据权利要求1所述的列管式换热器，其特征在于，所述换热管呈环形阵列排布，且径向分层布置。
7.根据权利要求6所述的列管式换热器，其特征在于，沿所述管板径向向外方向，所述换热管的管径逐渐增大。
8.根据权利要求7所述的列管式换热器，其特征在于，相邻外层所述换热管与内层所述换热管的管径比值范围为1?3。
9.根据权利要求6-8任一项所述的列管式换热器，其特征在于，相邻设置的外层所述换热管的管心距与内层所述换热管的管心距的比值范围为0.8?5。
10.根据权利要求1所述的列管式换热器，其特征在于，所述壳体内壳程流体的流速控制在0.3?3m/s范围之内。
【文档编号】F28F9/24GK104501626SQ201410826960
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月26日 优先权日:2014年12月26日
【发明者】宋庆峰, 程乐明, 朱邦阳, 李成学 申请人:新奥科技发展有限公司