专利名称：急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于传热强化技术领域，涉及急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器。
背景技术：
现有的换热器在管间支承物结构方面，主要有单弓折流隔板、双弓折流隔板、碟环折流隔板等，目前在工业中使用的换热器以单弓折流隔板支承管束的结构较多，其主要缺点是折流造成的流体形体阻力大；在传热管结构方面，主要有缩放管，但现有的缩放管有不足之处由于其在扩张减速段的流体流动有弱化传热的作用，而在收缩加速段的流体流动有强化传热的作用，现有缩放管的结构是扩张管段与收缩管段的长度在缩放段节距的比例是1∶1～1∶2，因扩张段所占比例较大，故流体流动时传热的弱化作用较为明显，从而导致总的强化传热效率不够高。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器，它改善了壳程轴向流换热器的传热与流阻性能，比以往壳程轴向流换热器壳程流体阻力低，传热系数高。
本实用新型是通过下述技术方案来实现的，急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器的结构示意图如图1所示，其A-A向视图如图2所示，空心环网板示意图如图3所示，急扩加速流缩放管示意图如图4所示。本实用新型主要包括进气周向切口(1)、进气环套(2)、壳程流体出口(3)、上封头(4)、上管板(5)、出气环套(6)、出气周向切口(7)、急扩加速流缩放管束(8)、空心环网板(9)、壳体(10)、壳程入口气流分布板(11)、壳程流体入口(12)、下管板(13)、下封头(14)和支座(15)。本实用新型由环形壳程入口段、轴向流段和环形壳程出口段三段组成，环形壳程入口段是通过进气环套(2)的内壁与壳体(10)外壁间环隙，由壳体(10)的进气周向切口(1)、急扩加速流缩放管束(8)进口段的外壁、壳体(10)的内壁及下管板(13)构成；轴向流段是由急扩加速流缩放管束(8)轴流段的外壁、壳体(10)的内壁以及沿轴向均布的若干块空心环网板(9)管间支承物的外表面构成；环形壳程出口段是通过出气环套(6)的内壁与壳体(10)外壁间环隙，由壳体(10)的出气周向切口(7)、急扩加速流缩放管束(8)出口段的外壁、壳体(10)的内壁及上管板(5)构成。
本换热器各部件的相互位置及连接关系为在壳体(10)及上管板(5)、下管板(13)内，急扩加速流缩放管束(8)沿轴向按正方形或三角形管间距排列，并在沿轴向均布的若干块空心环网板(9)管间支承作用下均匀分布，构成急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器的壳程轴向流道，而进气环套(2)与壳体(10)间的环隙、进气周向切口(1)构成壳程的入口通道，出气环套(6)与壳体(10)间的环隙、出气周向切口(7)构成壳程的出口通道，上封头(4)与下封头(14)及急扩加速流缩放管束(8)的管内侧构成急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器的管内流道，支座(15)支承急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器的底部，而壳程入口气流分布板(11)安置于进气周向切口(1)之后及沿流体流向第一块空心环网板(9)之前，上管板(5)与壳体(10)、急扩加速流缩放管束(8)、出气环套(6)之间均用焊接相连，下管板(13)与壳体(10)、急扩加速流缩放管束(8)、进气环套(2)之间也都用焊接相连，而急扩加速流缩放管束(8)与空心环网板(9)及壳程入口气流分布板(11)之间则用可滑动接触方式相连，上封头(4)与上管板(5)以及下封头(14)与下管板(13)之间用焊接或法兰连接。
本实用新型的换热方法壳程流体沿进气环套(2)，经进气周向切口(1)，以周向均匀进气的方式径向进入急扩加速流缩放管束(8)的管间入口段，在此入口段中，流体先横向冲刷急扩加速流缩放管束(8)，再弯转为轴向冲刷急扩加速流缩放管束(8)，并通过壳程入口气流分布板(11)将轴向流体流速分布均匀，随后，流体在轴向流段的管隙间作轴向流动，并通过若干块沿轴向均匀分布的空心环网板(9)，在此段中，管间流体与管内流体呈逆向流动换热，流体最后进入急扩加速流缩放管束(8)的出口段，在此段中，流体由原来的轴向流动弯转为径向流动，以周向均匀出气的方式经出气周向切口(7)，并沿出气环套(6)流出壳程，管程流体则沿上封头(4)进入急扩加速流缩放管束(8)的管内侧，经急扩加速流缩放管束(8)内侧后再由下封头(14)流出管程，本实用新型采用的壳程环套周向进出气方法可减少壳程进出气口气速，降低进出口段气体阻力，并使流体流速分布趋于均匀，减少流动与传热死角，而壳程入口气流分布板(11)可控制壳程流体由入口段的径向流转变为轴向流的过程中流体轴向流速的分布均匀。
本实用新型具有如下的优点和有益效果1)采用目前管内外传热强化效果最佳的急扩加速流缩放管束与形体阻力极小的空心环网板管间支承物相配合，这样的技术组合可比以往的强化换热技术具有较高的壳程传热系数与较低的壳程流体阻力；2)由于采用了急扩加速流缩放管束，与以往的强化传热技术相比，本实用新型管侧的传热系数更高，而流阻更低；3)壳程流体进出口均采用周向进出口环套结构，这样可以减少壳程进出口的气速，降低阻力，并减少流动与传热死区，提高换热性能；4)由于本实用新型的急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器的传热性能提高，在换热负荷一定的条件下本实用新型所需的传热面积比以往换热器所需面积小，而且其体积紧凑，设备材耗省、投资小，设备的操作费用也下降了。
图1是本实用新型的急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器的结构示意图；图2是图1的A-A向视图；图3是空心环网板示意图；图4是急扩加速流缩放管示意图。
图中1-进气周向切口 2-进气环套 3-壳程流体出口 4-上封头 5-上管板 6-出气环套 7-出气周向切口 8-急扩加速流缩放管束 9-空心环网板10-壳体 11-壳程入口气流分布板 12-壳程流体入口 13-下管板 14-下封头 15-支座具体实施方式
本实用新型可选用碳钢或不锈钢及其它金属材料制造，可采用通用的板金工艺和机加工方法及设备即可加工。实施本实用新型，只要按图1～4所示设计，加工本装置的各部件，并按上面说明书所述的相互连接关系进行连接装配构成图1所示的流道结构，便能较好地实施本实用新型。例如，发明人推荐设计由φ1000mm壳径，6000mm壳长，φ1200mm进出气环套直径，600mm进出气环套长，150根φ51×3.5×6000mm急扩加速流缩放管在壳体内按正方形均布，6块φ1000mm空心环网板沿轴向在急扩加速流缩放管束间均布，上、下管板分别用φ1000×800mm上、下封头密封即可。
本实用新型的急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器，改善了壳程轴向流换热器的传热与流阻性能，比以往壳程轴向流换热器壳程流体阻力低，传热系数高，适合于低密度、大体积流量及深度换热的场合。
权利要求1.一种急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器，其特征在于，由环形壳程入口段、轴向流段和环形壳程出口段三段组成，主要包括进气周向切口、进气环套、壳程流体出口、上封头、上管板、出气环套、出气周向切口、急扩加速流缩放管束、空心环网板、壳体、壳程入口气流分布板、壳程流体入口、下管板、下封头和支座，其相互位置及连接关系为在壳体及上管板、下管板内，急扩加速流缩放管束沿轴向排列，并在若干块空心环网板作用下均匀分布，构成急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器的壳程轴向流道，而进气环套与壳体间的环隙、进气周向切口构成壳程的入口通道，出气环套与壳体间的环隙、出气周向切口构成壳程的出口通道，上封头与下封头及急扩加速流缩放管束的管内侧构成急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器的管内流道，支座支承急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器底部，而壳程入口气流分布板安置于进气周向切口之后及沿流体流向第一块空心环网板之前，上管板与壳体、急扩加速流缩放管束、出气环套之间均相连，下管板与壳体、急扩加速流缩放管束、进气环套之间也都相连，急扩加速流缩放管束与空心环网板及壳程入口气流分布板之间都相连，上封头与上管板以及下封头与下管板之间也都连接。
2.根据权利要求1所述的急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器，其特征在于，所述急扩加速流缩放管束沿轴向按正方形或三角形管间距排列。
3.根据权利要求1或2所述的急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器，其特征在于，所述若干块空心环网板是管间支承物，沿轴向均布。
4.根据权利要求3所述的急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器，其特征在于，所述环形壳程入口段是通过进气环套的内壁与壳体外壁间环隙，由壳体的进气周向切口、急扩加速流缩放管束进口段的外壁、壳体的内壁及下管板构成。
5.根据权利要求4所述的急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器，其特征在于，所述轴向流段是由急扩加速流缩放管束轴流段的外壁、壳体的内壁以及若干块空心环网板的外表面构成。
6.根据权利要求5所述的急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器，其特征在于，所述若干块空心环网板是管间支承物，沿轴向均布。
7.根据权利要求5所述的急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器，其特征在于，所述环形壳程出口段是通过出气环套的内壁与壳体外壁间环隙，由壳体的出气周向切口、急扩加速流缩放管束出口段的外壁、壳体的内壁及上管板构成。
8.根据权利要求7所述的急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器，其特征在于，所述上管板与壳体、急扩加速流缩放管束、出气环套之间均用焊接相连，下管板与壳体、急扩加速流缩放管束、进气环套之间也都用焊接相连。
9.根据权利要求8所述的急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器，其特征在于，所述急扩加速流缩放管束与空心环网板及壳程入口气流分布板之间用可滑动接触方式相连。
10.根据权利要求9所述的急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器，其特征在于，所述上封头与上管板以及下封头与下管板之间用焊接或法兰连接。
专利摘要本实用新型是一种急扩加速流缩放管束空心环管壳式换热器，由环形壳程入口段、轴向流段和环形壳程出口段三段组成，主要包括壳体、空心环网板、壳程入口气流分布板、急扩加速流缩放管束、壳程流体出入口、上下管板、进出气环套、进出气周向切口、上下封头和支座，它采用急扩加速流缩放管作为传热管，用空心环网板作为管间支承物，具有传热系数高，流体阻力小，设备材耗少，投资省，体积紧凑等优点。本实用新型适合于低密度、大体积流量及深度换热的场合。
文档编号F28F13/08GK2679631SQ200420015378
公开日2005年2月16日 申请日期2004年2月10日 优先权日2004年2月10日
发明者邓先和, 张亚君 申请人:华南理工大学