单股流异径管绕管式换热器的制作方法

本发明涉及管壳式换热器技术领域，特别涉及一种单股流异径管绕管式换热器。

背景技术：

换热器是化工、炼油、动力、冶金等许多工业生产中的重要单位设备。绕管式换热器是一种结构特殊的管壳式换热器，主要包括壳体、芯筒和绕管等零部件；其基本结构为绕管缠绕在芯筒外侧，芯筒位于换热器壳程的中心轴处，作为缠绕管束的支撑。

相对于其他列管式换热器，绕管式换热器因其结构紧凑、换热效果好而得到广泛关注。然而现有的绕管式换热器中，螺旋形换热管内流体为螺旋流或有相变，因而管内的对流换热系数较大；而壳程中相邻内外层绕管之间靠垫条支撑，同层换热管之间排列比较紧密，因而壳程流体的湍动效果不足，对流换热系数较小。因此，绕管的尺寸及其布置等壳程结构是制约绕管式换热器综合传热性能的主要因素。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种单股流异径管绕管式换热器。

本发明采用的技术方案是：单股流异径管绕管式换热器包括管箱、壳体、管板、芯筒、小径绕管、大径绕管、定位条、壳程进出口管、管程进出口管和耳式支座，其特征在于：芯筒焊接固定在两端管板的中心位置，芯筒外缠绕有小径绕管和大径绕管两种结构，其布置方式有两种，第一种是每一层绕管由小径绕管与大径绕管交替缠绕而成，使绕管的层与层之间靠大径绕管相互支撑，大径绕管与小径绕管之间形成较大间隙；第二种是紧邻芯筒的若干层缠绕小径绕管，小径绕管层的外部若干层缠绕大径绕管；相邻内外层绕管的缠绕方式和螺旋角相同，但缠绕方向相反，相邻内外层绕管之间直接接触，而同层绕管之间的轴向间距用定位条定位，小径绕管与大径绕管的两个管头分别间隔布置在两端管板上，并与管板采用先胀后焊方式连接。

所述小径绕管、大径绕管的管径大小根据实际换热器的总换热面积而定，小径绕管可选择管径8~14mm的换热管，大径绕管可选择管径12~19mm的换热管，小径绕管与大径绕管的管径之差为4~6mm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：一是采用异径绕管即小径绕管和大径绕管同层交替缠绕方式，增大了绕管层之间的径向间隙，省去了内外相邻层间的垫条，节省了材料和制作工作量，同时也解决了同层绕管之间排列过于紧密的问题，增强了壳程流体的扰流和换热效果，并可减少壳程流体流动阻力；二是异径绕管采用内部若干层与外部若干层的分区布置方式，把小径绕管布置在紧邻芯筒的内层，可相应地减小芯筒直径，充分利用了壳程空间，增加了绕管缠绕层数和换热面积，从而使换热器整体结构更加紧凑；三是相比大径绕管，采用部分小径绕管，可提高管内流体流速，从而增强管内对流换热效果及换热器综合换热效果。

附图说明

图1为单股流异径管绕管式换热器。

图2为单股流异径管绕管式换热器横截面布置图一。

图3为单股流异径管绕管式换热器横截面布置图二。

附图标记：1-管箱；2-管板；3-壳程进口管；4-壳体；5-小径绕管；6-管程进口管；7-壳程出口管；8-大径绕管；9-耳式支座；10-芯筒；11-管程出口管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

单股流异径管绕管式换热器的组装过程：首先将芯筒与两端管板焊接固定，芯筒位于两端管板的中心位置，然后，对于第一种绕管布置方式，先将小径绕管和大径绕管的一端管头相邻穿入同一块管板，用管卡与芯管焊接固定，再按照设计的螺旋角同层交替缠绕在芯筒上，两种绕管的另一端管头相邻穿入另一块管板；对于第二种绕管布置方式，先将小径绕管的一端管头穿入一块管板内层区域，用管卡与芯管焊接固定，在紧邻芯筒的内层按照设计的螺旋角先缠绕若干层小径绕管，在小径绕管的外层再缠绕大经绕管，小径绕管和大径绕管的另一端管头分别穿入另一块管板的内层及外层区域。同层绕管之间的轴向间距用定位条定位，定位条事先焊接固定在底板条上，底板条沿芯筒轴向布置；相邻内外层绕管的缠绕方向相反且具有相同的螺旋角，绕管的两端与管板连接处采用先胀后焊方式固定；将芯筒与异径绕管组成的管束整体装入壳体，并将两端管板与壳体分别焊接固定，将两端管箱通过焊接与两端管板连接。

单股流异径管绕管式换热器工作时，壳程的换热介质从壳程流体进口管流入，在壳程内轴向冲刷小径绕管与大径绕管，同时与小径绕管与大径绕管进行对流换热，最终从壳程流体出口管流出；管程的换热介质从管程流体进口管流入，通过管箱分配同时进入小径绕管与大径绕管，换热介质通过小径绕管与大径绕管与壳程流体交换热量，最终从管程流体出口管流出。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种单股流异径管绕管式换热器，包括管箱、壳体、管板、芯筒、小径绕管、大径绕管、定位条、壳程进出口管、管程进出口管和耳式支座，其特征在于：芯筒外缠绕有小径绕管和大径绕管两种结构，其布置方式有两种，第一种是每一层绕管由小径绕管与大径绕管交替缠绕而成，第二种是内部若干层缠绕小径绕管，外部若干层缠绕大径绕管；相邻内外层绕管的缠绕方式和螺旋角相同，但缠绕方向相反，相邻内外层绕管之间直接接触，而同层绕管之间的轴向间距用定位条定位，小径绕管与大径绕管的两个管头分别间隔布置在两端管板上。本发明采用小径绕管与大径绕管的两种缠绕方式，增大了换热面积和绕管层间的间隙，增强了壳程流体的换热效果。

技术研发人员：吴金星;王蕾;赵进元
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：2017.08.06
技术公布日：2017.10.03