专利名称：管壳式换热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种管壳式换热器，广泛应用于石油、化工、轻工、能源和动力等领域。
背景技术：
传统的管壳式换热器通常包括壳体、管束、管板和封头等部分组成，具有结构简单、可靠性高、适应压力范围广、选择范围大、成本低，设计、制造和使用技术成熟等优点，特别是在处理大流量、高压及高温等情况下，管壳式换热器更凸显其优势。传统的管壳式换热器一般采用光滑管或异型管作为传热元件，采用折流板或折流杆来支撑管束，且兼有导流的作用。采用这种结构，壳程流体流动时容易在转折区及进出口附近的涡流滞留区形成流动及传热死区，导致传热效率降低。壳程内流体横向冲刷管束，造成较大的流动阻力，并且在大雷诺数下管束常发生流体诱发震动，导致换热管泄露失效。近几十年来，在对换热设备的强化传热方面，各国的科研工作者都在进行着不懈的努力从开始的光滑表面阶段到粗糙表面阶段，再到插入件扰动阶段、喷流扰动阶段，最后到现在的贴壁旋流扰动阶段。这种以综合传热系数大小分类的方法展示了换热器技术的发展历程，即人们逐渐把管壳式换热器强化换热的重心由管侧的改进向壳侧的改进转移， 而壳侧中的支撑结构又是影响管壳式换热器换热和流动的关键。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种既能保证足够强度的扰动，又可有效的降低壳程流体的压降，减少传热温差损失，提高总传热系数的管壳式换热器。本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是所述的管壳式换热器，包括壳体、安装在壳体内的换热管和设置在换热管之间的管间支撑物，其特征在于管间支撑物为螺旋簧支撑物，螺旋簧支撑物的轴线平行于换热管的轴线。采用螺旋簧支撑物支撑换热管，保证换热管之间有较大间隙，可有效地增加壳侧流体的扰动与混合，减薄了边界层的厚度，而螺旋簧支撑物自身对流体的阻力又很小，提高了传热的效率，同时也避免了换热管泄露失效，螺旋簧支撑物根据具体的应用领域可设置不同的排列方式，以便达到最好的传热效果。所述螺旋簧支撑物设为渐缩渐扩型，分为第一平直段、第二平直段、第一锥形段和第二锥形段，第一平直段的右端连接第一锥形段中直径较大一端，第二平直段的左端连接第二锥形段中直径较大一端，两锥形段中直径较小端相连接。平直段的作用是支撑换热管， 锥形段为扰流作用，可提高传热效率。所述螺旋簧支撑物平直段的外周与相邻换热管采用多点接触式连接。所述换热管为异形强化换热管。在采用螺旋簧支撑物支撑换热管的情况下采用异形强化换热管，可强化管内外的对流换热，提高总换热系数，提高整个换热器的传热性能。 异形强化换热管可以是常用的缩放管、横纹波纹管、螺旋波纹管、波节管等。[0011]根据具体的设计要求，本实用新型的结构形式可以为单壳程单管程、单壳程多管程及多壳程多管程类换热器，各类换热管的进、出口位置依换热器的具体类型而定，螺旋簧支撑物均以多点接触式与相邻换热管连接，螺旋簧支撑物的布局与数量可以根据不同的换热器进行选择，使换热器达到最好的换热效果。本实用新型的有益效果是采用螺旋簧支撑物支撑换热管可有效地增加壳程流体的扰动与混合，减薄了边界层的厚度，且其自身对流体的阻力很小，提高了传热效率；采用异形强化换热管可强化管内外的对流换热，提高总换热系数，提高整个换热器的传热性能；此种螺旋簧支撑物的使用可节省金属材料，降低生产成本，节约能源。
图1是本实用新型的结构示意图。图2是本实用新型螺旋簧支撑物的放大结构示意图。图3是图1中A-A截面的放大结构示意图。图中1、封头管箱2、管侧流体入口 3、换热管4、螺旋簧支撑物5、壳侧流体入口 6、防冲板7、凸形封头8、壳体9、壳侧流体出口 10、管侧流体出口 11、隔板 12、第一平直段13、第二平直段14、第一锥形段15、第二锥形段。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步描述如图1 图3所示，本实用新型所述的管壳式换热器，包括壳体8、安装在壳体8内的换热管3、设置在换热管3之间的螺旋簧支撑物4和设置在壳体8上的管侧流体入口 2、 壳侧流体入口 5、管侧流体出口 10、壳侧流体出口 9、封头管箱1、凸形封头7、隔板11和防冲板6。螺旋簧支撑物4的轴线平行于换热管3的轴线，螺旋簧支撑物4设为渐缩渐扩型，分为第一平直段12、第二平直段13、第一锥形段14和第二锥形段15，第一平直段12的右端连接第一锥形段14中直径较大一端，第二平直段13的左端连接第二锥形段15中直径较大一端，两锥形段中直径较小端相连接，螺旋簧支撑物4中第一平直段12和第二平直段13的外周分别与相邻换热管3采用多点接触式连接。管侧流体入口 2、管侧流体出口 10、封头管箱1、凸形封头7和换热管3共同构成管侧流体通道。壳侧流体入口 5、壳侧流体出口 9、壳体8和螺旋簧支撑物4共同构成壳侧流体通道。在管壳式换热器内进行换热的两种流体，一种在管侧流体通道内流动，一种在壳侧流体通道内流动，两种流体在管壳式换热器中进行换热。管侧流体通道中，流体从管侧流体入口 2进入封头管箱1中经隔板11隔开的箱体上方内，然后流进位于隔板11上方的换热管3中，从换热管3的右端口流出，进入凸形封头 7内，流经位于隔板11下方的换热管3，从换热管3的右端口流入，从左端口流出，进入封头管箱1中位于隔板11下方的箱体，最后从管侧流体出口 10流出。壳侧流体通道中，流体从壳侧流体入口 5流入，经过防冲板6进行缓冲，流入壳体 8中，经螺旋簧支撑物4的扰流，从壳侧流体出口 9流出。
权利要求1.一种管壳式换热器，包括壳体、安装在壳体内的换热管和设置在换热管之间的管间支撑物，其特征在于管间支撑物为螺旋簧支撑物，螺旋簧支撑物的轴线平行于换热管的轴线。
2.根据权利要求1所述的管壳式换热器，其特征在于所述螺旋簧支撑物设为渐缩渐扩型，分为第一平直段、第二平直段、第一锥形段和第二锥形段，第一平直段的右端连接第一锥形段中直径较大一端，第二平直段的左端连接第二锥形段中直径较大一端，两锥形段中直径较小端相连接。
3.根据权利要求2所述的管壳式换热器，其特征在于所述螺旋簧支撑物平直段的外周与相邻换热管采用多点接触式连接。
4.根据权利要求1或2所述的管壳式换热器，其特征在于所述换热管为异形强化换热管。
专利摘要本实用新型广泛应用于石油、化工、轻工、能源和动力等领域，特别涉及一种管壳式换热器，包括壳体、安装在壳体内的换热管和设置在换热管之间的管间支撑物，管间支撑物为螺旋簧支撑物，螺旋簧支撑物的轴线平行于换热管的轴线。本实用新型的有益效果是采用螺旋簧支撑物支撑换热管可有效地增加壳程流体的扰动与混合，减薄了边界层的厚度，且其自身对流体的阻力很小，提高了传热效率；采用异形强化换热管可强化管内外的对流换热，提高总换热系数，提高整个换热器的传热性能；此种螺旋簧支撑物的使用可节省金属材料，降低生产成本，节约能源。
文档编号F28F1/00GK202221265SQ20112024076
公开日2012年5月16日 申请日期2011年7月9日 优先权日2011年7月9日
发明者代国岭, 何红萍, 凃文静, 刘红, 吕凤勇, 张希忠, 张春霞, 马虎根, 高慧 申请人:上海理工大学, 山东万海双涵化工设备有限公司