专利名称：温差场均匀的斜顶式、立式、湿立式空冷器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及空冷器的优化设计，尤其涉及到斜顶式、立式与湿立式空冷器的优化设计及制造。
空冷器广泛应用于炼油厂，石油化工厂、电力工业及制冷工业中。长期以来，科研和设计部门的专家、学者通过各种手段来提高空冷器的性能，其主要手段有两种，其一对管外空气侧用加翅片的方法来加大空气侧的放热系数；其二为用椭园管代替园管以提高管外的放热系数及减少管外流体的压力降。
本实用新型的目的是针对目前如何提高换热器效能中存在的问题，而依据本发明者经多年的研究，提出了一种新的换热器强化换热方法——温差场均匀性原理，而发明创造一种温差场均匀的斜顶式、立式、与湿立式空冷器。所说的″温差场均匀性原理″其主要内容是在传热单元数和热容量流比相同的条件下，冷热流体的温差场越均匀，则换热效能越高。利用该原理可以对目前的斜顶式、立式、湿立式空冷器在结构上作较小的改动，改变其流动安排，使其温差场均匀，而效能明显提高。
本发明创造的基本点是依据″温差场均匀性原理″对斜顶式、立式、湿立式空冷器，二管程的情况下，每管程有两层管束，则1层管束与3层管束串联连接，2层管束与4层管束串联连接或热流体通过管箱5流入1，2层管束再通过管箱6流入3，4层管束，然后流出。若每管程为多层管束，则顺次类推，即管内温度高的热流体在管外温度高的冷流体(空气)处流入，管内温度低的热流体在管外温度低的冷流体(空气)处流入。并改变其翅片管的翅片分布疏密，使温差场更为均匀。
附图图1.abc为目前斜顶式、立式、湿立式空冷器剖面示意图。
图2.abc经过改进的斜顶式、立式、湿立式空冷器剖面示意图。
图3.为图2abc空冷器一个单元A－A断面流动结构示意图。
图4.温差场均匀的斜顶式、立式、湿立式空冷器流动结构示意图。
图5.abc温差场均匀的斜顶式、立式、湿立式空冷器断面示意图图6.二管程的斜顶式、立式、湿立式空冷器翅片管的翅片疏密分布示意图。
图7.单管程的斜顶式、立式、湿立式空冷器翅片管的翅片疏密分布示意图。
以下结合
本实用新型的结构及其流动安排。
目前斜顶式、立式、湿立式空冷器的结构及流动安排其断面示意图，如图1a，b，c所示(图1a为斜顶式空冷器，图1b为立式空冷器，图1c为湿立式空冷器)。沿空气流动方向的管排数至少4排，该图为简单起见只画了2排管，该图为二管程，对二管程空冷器，它们均是管内流体上进下出，如图1a，b，c中″X″表示流体流入管内，纸面‘.’表示管内流体流出。实际的管程数可以超过二管程，上述空冷器其共同特点是第一管程的冷、热流体温差值要远大于第二管程的冷热流体温差值，多管程时可以类推。这种换热器的温差场是很不均匀的，因而换热效能低。
本实用新型将斜顶式、立式、湿立式空冷器流动结构改为如图2a，b，c所示(斜顶式空冷器断面图以图2a表示，立式空冷器断面图以图2b所示，湿立式空冷器断面图以图2c所示)。将管内的热流体于空气的高温端流入，以″X″所示，于空气的低温端即冷端流出，以″.″所示。其流动结构安排见图3，该图为上述三种空冷器取其一个单元A－A剖面示意图。热流通过管箱5流入1，2层管束，再通过管箱6流入3，4层管束，然后流出，其他单元流动结构安排如此相同。这种流动结构安排，可使空冷器冷热流体的温差明显均匀，换热效能也提高了。
为了进一步改善上述三种空冷器温差场的均匀度，将图3的流动结构改为图4所示，该图为二管程，每管程为两层管束，即1层管束与3层管束串联连接，2层管束与4层管束串联连接。对于每管程为多层管束，顺次类推。即高温的热流体从空气的高温端流入管内，然后再绕回来再从空气的低温端流入，使管内热流体流动为相同方向，或者说管内温度高的热流体在管外温度高的空气处流入，管内温度低的热流体在管外温度低的空气处流入见图5，这种流动安排使冷热流体温差场更均匀，换热效能更高。
对二管程上述空冷器，可以改变翅片管上翅片的疏密来进步提高温差场的均匀性，如图6，即一层翅片管的翅片沿管内热流体流动方向由疏到密分布，4层翅片管的翅片沿管内热流体流动方向由密到疏分布，中间2，3层翅片管的翅片分布均匀。为了使其制造方便，对于1，2层翅片管的翅片分布采用两种翅片间距。
对于单管程的斜顶式、立式、湿立式空冷器，用改变翅片管的翅片疏密分布来提高温差场的均匀度，如图7所示，翅片管等分成上、下两部分，管外流体从上向下流动。则上半部翘片管的翅片沿管内热流体流动方向由密到疏，下半部翘片管的翘片沿管内热流体流动方向由疏到密分布。
依据″温差场均匀性原理″通过上述改进结构，流动的安排及翅片疏密分布后，所发明创造出来的温差场均匀的斜顶式、立式、湿立式空冷器，在传递相同的换热量的条件下，换热面积可减少15－30％。结构只作较小改动，而换热效能显著提高。
权利要求1.一种斜顶式、立式、湿立式空冷器，其特征在于它是温差场均匀的斜顶式、立式、湿立式空冷器，对二管程每管程有两层翘管束，则第1层翘片管束与第3层翘片管束串联连接，第2层翘片管束与第四层翘片管束串联连接，或热流体通过管箱5流入1，2层翘片管束，再通过管箱6流入3，4层翘片管束然后流出，每管程为多层翘片管束，则顺次类推，即管内温度高的热流体在管外温度高的空气处流入，管内温度低的热流体在管外温度低的空气处流入。
2.按照权利要求1所说的斜顶式、立式、湿立式空冷器，其特征在于改变其翘片管的翘片分布疏密，使温差场更为均匀，对二管程，每管程有两层翘片管束，则一层翘片管的翘片沿管内热流体流动方向由疏到密，4层翘片管的翘片沿管内热流体流动方向由密到疏分布，中间2，3层翘片管翘片分布均匀。
3.按照权利要求1或2所说的斜顶式、立式、湿立式空冷器，其特征在于所说的1，2层翅片管的翅片分布采用两种翘片间距。
4.按照权利要求1所说的斜顶式、立式、湿立式空冷器，其特征在于对单管程的斜顶式、立式、湿立式空冷器，管外液体自上向下流动，上半部翘片管的翘片沿管内热流体流动方向由密到疏，下半部翘片管的翘片沿管内热流体流动方向由疏到密分布
5.按照权利要求1所说的斜顶式、立式、湿立式空冷器，其特征在于对单管程的斜顶式、立式、湿立式空冷器，管外流体自下向上流动，下半部翘片管的翘片沿管内热流体流动方向由密到疏分布，上半部翘片管的翘片沿管内热流体流动方向由疏到密分布。
专利摘要本实用新型依据本设计者经多年研究提出的“温差场均匀性原理”，而设计一种温差场均匀的斜顶式、立式、湿立式空冷器。对上述空冷器流动结构作较小的改动，使其管内高温的热流体由管外高温的冷流体处流入，管内低温的热流体由管外低温的冷流体处流入。对单管程和双管程的情况，改变翅片管翅片疏密分布，达到改善换热器温差场的均匀性，以提高换热效能。在传递相同的换热量下可节省传热面积15—30％。
文档编号F24F1/00GK2168196SQ9321644
公开日1994年6月8日 申请日期1993年6月24日 优先权日1993年6月24日
发明者周森泉, 熊大曦, 过增元, 胡桅林, 李志信 申请人:清华大学