专利名称：一种余热回收用螺旋折流板支撑双面强化管管束换热器的制作方法
技术领域：
本实用新型专利涉及换热器领域，特别是涉及一种余热回收用螺旋折流板支撑双 面强化管管束换热器。
背景技术：
余热是在某一热工艺过程中，在能源利用设备中没有被利用的，多余、废弃的能 源。主要包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应 余热、可燃废气废液和废料余热以及高压流体余热等七种。各行业的余热总资源约占其燃 料消耗总量的17% 67%，其中60%的余热资源可回收利用。随着节能的迫切需求及企业 自身降低成本和提升产品竞争力的需要，余热回收利用日益受到重视。目前，化工、钢铁、陶 瓷、建材等重点耗能领域中，100°C以上的中、高温余热回收技术已经比较成熟，但100°C以 下低温余热的回收利用还没引起足够重视。如钢铁企业，50%以上的高温余热和40%以上 的中温余热已回收利用，但对于100°C以下的低温余热，回收利用率不到1%。低温余热在 其它工业及民用领域也经常遇到，主要是工艺废水或设备的冷却水。此外，造纸、食品等行 业，也有大量低温余热需要进行回收利用。对100°C以下的低温余热进行回收，其技术关键就是高效换热器。由于热源温度 低，要求换热器能在低温差下换热，且换热温差越低，余热回收效果越好，节能潜力也越大。 目前，国内广泛使用传统的弓型隔板支撑光滑管的余热回收换热器，这种换热器存在以下 缺点1.管间流体在折流板间往返折流冲刷管束，在此过程中折流造成的流体形体阻力 大、压降高，容易引起管束的振动破坏；2.弓型隔板存在流动死区，介质易结垢，从而影响换热器的性能和使用寿命；3.采用光滑管进行换热，传热温差较大，要实现低温差换热，则需要很大的换热面 积，因此会导致成本的增加。采用螺旋壳程结构的换热器，具有流体流动均勻、没有死区，压降低且不易引起管 束振动的优点；而采用螺旋折流板作为管间支撑结构的换热器能克服弓型折流板换热器的 固有缺点；将螺旋折流板与双面强化管进行搭配，可进一步提高换热器的传热性能，从而实 现低温差传热。因此，螺旋折流板双面强化管高效换热器特别适合低温余热的回收利用。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有折流板换热器的缺点，提供一种螺旋折流板支撑 双面强化管管束换热器，该换热器具有流体流动均勻、压降低、没有死区、不易结垢、传热系 数高、流阻低，抗介质腐蚀能力强等优点。本实用新型的目的通过以下技术方案实现一种余热回收用螺旋折流板支撑双面强化管管束换热器，包括封头1、壳体3、螺 旋折流板4、传热管5、定距管6、管板8，在管板8之间设有螺旋折流板4、传热管5及定距管6，螺旋折流板4由定距管6固定；所述传热管5为双面强化管；定距管6和传热管5穿 过螺旋折流板4，采用螺旋折流板4进行支撑，并两端分别与管板8相连接；在封头1上设 有工艺热水的出口 9和工艺冷水的进口 10，在壳体3上设有高温余热废水的进口 2和换热 后低温余热废水的出口 7。本实用新型所述双面强化管为管壁外表面上设有三维翅片，管壁内表面上设有三 维凸肋的传热管。本实用新型所述传热管5所用的金属可以是碳钢、不锈钢、有色金属和合金。本实用新型所述传热管5按三角形布管、转角三角形布管、正方形布管、转角正方 形布管或同心圆布管构成管束。本实用新型所述螺旋折流板是由与换热器中心轴线倾斜的四分之一椭圆板，沿管 束径向每一圆周用四块椭圆折流板交叉排列并拼接成螺旋状，各相邻折流板周边呈连续螺 旋线；或是为整体连续的螺旋结构，且管束的中心设有中心管。本实用新型所述换热器为固定管板式、浮头式或U型管式之一。本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果1.螺旋折流板使得流体在壳程流动均勻，呈连续平稳的螺旋塞状流，流体的流动 反混少，不存在流动死区，因此余热介质不易在壳程结垢；2.流体的旁路流和泄漏流影响小，压降低，故余热介质在流动过程中对管束的振 动破坏小；3.采用双面强化管作为传热管型，其外表面的三维翅片能增大换热面积，并促进 余热废水在管外流动过程中产生强烈湍动，促进边界层的扰动和分离，从而提高管外的对 流传热系数；其内表面的三维凸肋，也能促进工艺水在管内流动过程产生强烈湍动，并促进 边界层的扰动和分离，从而提高管内的对流传热系数；由于管内、外的传热系数都得到提 高，因此换热器具有很高的传热系数，从而实现低温差传热；4.结合螺旋折流板和双面强化管的优点，传热系数高、性能稳定、压降低，不易结 垢，特别适合在余热回收利用领域中的应用。
图1为本实用新型的螺旋折流板支撑双面强化管管束换热器的结构示意图。图2为四分之一椭圆板拼接成螺旋折流板管束的结构示意图。图3为设有中心管的整体螺旋折流板管束的结构示意图。图4为双面强化管的结构示意图，管壁外表面上设有三维翅片。图5为双面强化管的内表面剖面图，管壁内表面上设有三维凸肋。图6为传热管的正三角形布管图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细描述，但本实用新型的实施方式不限于此。如附图1所示本实用新型的余热回收用螺旋折流板支撑双面强化管管束换热 器，包括封头1、壳体3、螺旋折流板4、传热管5、定距管6、管板8，在管板8之间设有螺旋折 流板4、传热管5及定距管6，螺旋折流板4由定距管6固定；所述传热管5为双面强化管；定距管6和传热管5穿过螺旋折流板4，采用螺旋折流板4进行支撑，并两端分别与管板8 相连接；在封头1上设有工艺热水的出口 9和工艺冷水的进口 10，在壳体3上设有高温余 热废水的进口 2和换热后低温余热废水的出口 7。图1所示为固定管板式换热器。如附图2、3所示螺旋折流板4是由与换热器中心轴线倾斜的四分之一椭圆板 32，沿管束径向每一圆周用四块椭圆折流板交叉排列并拼接成螺旋状，各相邻折流板周边 呈连续螺旋线；或是为整体连续的螺旋结构，且管束的中心设有中心管22。如附图4、5所示传热管5为双面强化管，双面强化管的管壁外表面上设有三维翅 片，管壁内表面上设有三维凸肋；所述三维翅片的结构参数翅片高0. 8 2. 0mm，沿管周向的翅片距1. 0 1. 5mm, 沿管径向的翅片间隙1.2 1.5mm;所述三维凸肋的结构参数沿管径向的肋高0.6 1. 2mm，沿管周向的肋宽1.5 2. 5mm，沿管轴向的肋长0. 8 1. 2mm ；所用材料为碳钢、不锈钢、有色金属或合金。如附图6所示传热管5可以按正三角形布管。
权利要求1.一种余热回收用螺旋折流板支撑双面强化管管束换热器，包括封头(1)、壳体(3)、 螺旋折流板G)、传热管(5)、定距管(6)、管板(8)，其特征在于，在管板(8)之间设有螺旋 折流板G)、传热管(5)及定距管(6)，螺旋折流板(4)由定距管(6)固定；所述传热管(5) 为双面强化管；定距管(6)和传热管( 穿过螺旋折流板G)，采用螺旋折流板(4)进行支 撑，并两端分别与管板(8)相连接；在封头(1)上设有工艺热水的出口(9)和工艺冷水的进 口(10)，在壳体(3)上设有高温余热废水的进口(2)和换热后低温余热废水的出口(7)。
2.根据权利要求1所述的余热回收用螺旋折流板支撑双面强化管管束换热器，其特征 在于，所述双面强化管为管壁外表面上设有三维翅片，管壁内表面上设有三维凸肋的传热 管。
3.根据权利要求1所述的余热回收用螺旋折流板支撑双面强化管管束换热器，其特征 在于，所述传热管(5)的材料为碳钢、不锈钢、有色金属或合金。
4.根据权利要求1所述的余热回收用螺旋折流板支撑双面强化管管束换热器，其特征 在于，所述传热管( 按三角形布管、转角三角形布管、正方形布管、转角正方形布管或同 心圆布管组成管束。
5.根据权利要求4所述的余热回收用螺旋折流板支撑双面强化管管束换热器，其特征 在于，所述螺旋折流板是由与换热器中心轴线倾斜的四分之一椭圆板，沿管束径向每一圆 周用四块椭圆折流板交叉排列并拼接成螺旋状，各相邻折流板周边呈连续螺旋线；或是为 整体连续的螺旋结构，且管束的中心设有中心管。
专利摘要本实用新型公开了一种余热回收用螺旋折流板支撑双面强化管管束换热器，包括封头、壳体、螺旋折流板、传热管、定距管、管板，在管板之间设有螺旋折流板、传热管及定距管，螺旋折流板由定距管固定；所述传热管为双面强化管，管壁外表面上设有三维翅片，管壁内表面上设有三维凸肋；定距管和传热管穿过螺旋折流板，采用螺旋折流板进行支撑，并两端分别与管板相连接；在封头上设有工艺热水的出口和工艺冷水的进口，在壳体上设有高温余热废水的进口和换热后低温余热废水的出口。本实用新型的换热器具有流体流动均匀、压降低、没有死区、不易结垢、传热系数高、流阻低，能实现余热的高效回收利用。
文档编号F28F13/12GK201852495SQ201020587840
公开日2011年6月1日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者张正国, 陆应生, 高学农 申请人:华南理工大学