1.一种具有变螺距螺旋槽纹管的螺旋折流板换热器,其特征在于:包括筒体(1)、螺旋折流板(3)、光滑换热管(4)和螺旋槽纹管(5);光滑换热管(4)和螺旋槽纹管(5)均用于通入换热流体;
筒体(1)作为换热器的外壳,其侧壁的一端设有进口和出口;筒体(1)内设有若干螺旋折流板(3),螺旋折流板(3)为扇环形;多块螺旋折流板(3)在筒体(1)中顺次搭接,形成与筒体(1)同轴的螺旋式导流结构;所述螺旋式导流结构中安装有若干光滑换热管(4),所述光滑换热管(4)与筒体(1)轴线平行布置并贯穿螺旋折流板(3)上的换热管安装孔;
所述螺旋式导流结构和筒体(1)围成的外螺旋通道作为换热器的外壳程;所述螺旋槽纹管(5)有多条,沿轴向布置于螺旋式导流结构内部的中空通道中,使中空通道在螺旋槽纹管(5)的外螺纹导向下形成内螺旋通道,作为换热器的内壳程;壳程流体由所述进口进入外壳程做螺旋流动,流体完成外壳程流动后换向进入内壳程在螺旋槽纹管(5)外部继续流动,直至从出口流出;
每条所述螺旋槽纹管(5)分为强化段、正常段和换向段,正常段的螺距与所述螺旋式导流结构的螺距相等,正常段、强化段和换向段的螺距递减,其中强化段为螺旋槽纹管(5)位于换热器内流体入口段的部分,换向段为螺旋槽纹管(5)位于换热器内的壳程流体换向段的部分,正常段为强化段和换向段之间的部分。
2.如权利要求1所述的具有变螺距螺旋槽纹管的螺旋折流板换热器,其特征在于:所述的螺旋折流板(3)上还开设有拉杆安装孔,所述螺旋式导流结构通过多条贯穿螺旋折流板(3)的拉杆(6)固定于筒体(1)两侧的管板(2)上。
3.如权利要求1所述的具有变螺距螺旋槽纹管的螺旋折流板换热器,其特征在于:所述螺旋式导流结构中,相邻两块螺旋折流板(3)的板体搭接位置夹有压紧弹性材料(8),两块螺旋折流板(3)的搭接端分别通过拧紧螺钉(7)固定于压紧弹性材料(8)上,实现连续搭接。
4.如权利要求1所述的具有变螺距螺旋槽纹管的螺旋折流板换热器,其特征在于:所述螺旋式导流结构中,螺旋折流板(3)呈周期性,若干连续搭接的螺旋折流板(3)为一个螺旋周期,一个螺旋周期内的所有螺旋折流板(3)沿螺旋式导流结构轴向的投影为完整环形,且满足0.5≤r/r≤0.72,其中r为螺旋折流板(3)的扇环外径,r为螺旋折流板(3)的扇环内径。
5.如权利要求4所述的具有变螺距螺旋槽纹管的螺旋折流板换热器,其特征在于:所述扰流件为相对螺旋折流板(3)表面凸出或凹陷的半球体,半球体的半径为a,(r-r)是a的15~45倍。
6.如权利要求1所述的具有变螺距螺旋槽纹管的螺旋折流板换热器,其特征在于:所述螺旋式导流结构中,螺旋折流板(3)在搭接端附近设有若干扰流件,用于顺着流体的流动方向形成绕流,避免出现流动滞止死区。
7.如权利要求1所述的具有变螺距螺旋槽纹管的螺旋折流板换热器,其特征在于:所述螺旋式导流结构中穿过的光滑换热管(4)和中空通道中布设的螺旋槽纹管(5)数量相同,且外螺旋通道和内螺旋通道的流体流动面积相等。
8.如权利要求1所述的具有变螺距螺旋槽纹管的螺旋折流板换热器,其特征在于:所述螺旋式导流结构中,光滑换热管(4)和螺旋槽纹管(5)均采用正三角形布管方式,管程数大于等于1。
9.如权利要求1所述的具有变螺距螺旋槽纹管的螺旋折流板换热器,其特征在于:所述拉杆(6)通过螺纹连接或焊接的方式固定在所述管板(2)上。
10.如权利要求4所述的具有变螺距螺旋槽纹管的螺旋折流板换热器,其特征在于:所述螺旋式导流结构的螺距s计算公式为:
其中,α为螺旋折流板的搭接程度,0≤α≤1,n为一个所述螺旋周期内螺旋折流板的块数,ds为筒体内径;β为螺旋折流板的螺旋角;
所述正常段的螺距p2=s;
所述强化段的长度占螺旋槽纹管管长的10%~15%,螺距p1=0.9p2;
所述换向段的长度占螺旋槽纹管管长的25%~40%,螺距p3=0.75p2。