一种螺旋折流板换热器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种螺旋折流板换热器，包括壳体、左管板、右管板、中心管、螺旋折流板、换热管、拉杆和定距管；所述螺旋折流板、换热管、拉杆和定距管设在壳体内，中心管设在壳体的中心位置，所述壳体的两端分别与左管板和右管板连接；所述螺旋折流板为绕中心管倾斜安装的椭圆扇形板拼接成的双螺旋状，其螺旋角为8°-45°，所述椭圆扇形板的中心设置在中心管上。本实用新型较大幅度地提高了壳程换热系数：通过采用新型双螺旋折流板结构，有效提高壳程流速，同时增强管束外围近壁区的流体扰动，较大幅度地提高了壳程换热系数。
【专利说明】一种螺旋折流板换热器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于化工、石油化工、动力、医药、冶金、制冷、轻工、海水淡化等工业领域的换热器，具体涉及一种螺旋折流板换热器。
【背景技术】
[0002]换热器是广泛应用于化工、石油化工、动力、医药、冶金、制冷、轻工、海水淡化等工业领域的一种通用设备。换热器是用来完成各种不同传热过程的设备，在众多类型的换热器结构中，管壳式换热器由于结构简单、传热效果较好、设计加工工艺成熟以及适应性强等特点而成为用得最广泛的一种换热设备类型，其中又以壳程采用弓形折流板支撑结构居多。
[0003]传统的弓形折流板换热器中，弓形折流板的作用是使壳侧流动成为弯曲的之字形流动，流体可以垂直冲刷管束，强化换热。但是，这种折流板的布置形式同时也带来了很多问题，如弓形折流板使流体垂直冲击壳体壁面，造成较大的沿程压降；折流板与壳体壁面相接处产生流动滞止死区，降低了换热效率；高质量流速的流体横掠换热管束，可以诱导换热管的振动，缩短了换热器的寿命。
[0004]而螺旋折流板换热器是将折流板布置成近似的螺旋面，使换热器中的壳侧流体实现连续的螺旋状流动，以实现有效地降低壳侧的流动阻力及强化传热的目的。近来的研宄表明，螺旋折流板换热器的螺旋折流板使流体在壳侧呈连续柱状螺旋流动，不会出现传统折流板换热器内的流动“死区”，并且由于旋流产生的涡与管束传热界面边界层相互作用，使湍流度大幅度增加，不但避免了弓形折流板所带来的问题，而且螺旋折流板也大大提高了壳程的膜传热系数，减低了壳侧的压降，同时缓解了换热器的振动问题。
[0005]从结构和综合性能上看，用螺旋折流板支撑管束克服了传统的弓形折流板支撑管束时阻力大、死角多、易积垢、易诱发管束振动等缺陷；从强化传热机理看，螺旋流动使流体主体呈现轴向流动的同时，还产生周向旋转流动，两种流动的叠加可产生连续不断的涡流，在离心作用的影响下，使主流流体与管壁边界层流体充分混合，减薄了流体边界层，从而达到强化传热的目的。但现有的螺旋折流板换热器中，螺旋折流板换热器壳程三角区依然会漏流，螺旋折流板换热器的壳程换热系数依然不太理想，而且污垢依然会沉积。
实用新型内容
[0006]本实用新型针对目前螺旋折流板换热器中存在的问题，提供一种螺旋折流板换热器，改善螺旋折流板换热器壳程三角区漏流以及折流板背风侧的流动状态，提高螺旋折流板换热器的壳程换热系数，减缓污垢沉积，保证设备长周期运行。
[0007]本实用新型的具体技术方案如下:
[0008]一种螺旋折流板换热器，包括壳体、左管板、右管板、中心管、螺旋折流板、换热管、拉杆和定距管；所述螺旋折流板、换热管、拉杆和定距管设在壳体内，中心管设在壳体的中心位置，所述壳体的两端分别与左管板和右管板连接；其特征在于所述螺旋折流板为绕中心管倾斜安装的椭圆扇形板拼接成的双螺旋状，其螺旋角为8° -45°，所述椭圆扇形板的中心设置在中心管上。
[0009]所述螺旋折流板一条螺旋线的一个螺距的椭圆扇形板的数量为4。
[0010]为了便于螺旋折流板的定位和安装，有效增强近壁区流体的扰动，提高换热性能；所述一条螺旋线的一个螺距上设有2个环形挡圈，所述环形挡圈连接在螺旋折流板的外周。
[0011]为了便于螺旋折流板的定位和安装，有效增强近壁区流体的扰动，提高换热性能；所述壳体内壁设有2-4个挡板，均匀分布在壳体内壁的圆周上。
[0012]所述椭圆扇形板为1/4椭圆扇形平板，其在壳程横截面上的投影为1/4圆。
[0013]本实用新型所述的换热器结构可以采用固定管板式、浮头式、U形管式中的一种。
[0014]本实用新型与现有技术相比具有如下优点:
[0015](I)本实用新型较大幅度地提高了壳程换热系数:通过采用新型双螺旋折流板结构，有效提高壳程流速，同时增强管束外围近壁区的流体扰动，较大幅度地提高了壳程换热系数。
[0016](2)本实用新型改善壳程流场分布:通过两螺旋间的相互配合，有效改善三角区漏流以及折流板背风侧的流动状态，使流体在管束间的分布更加合理。流体沿折流板表面螺旋流动过程中，部分流体会从中心三角区和外缘搭接区进入另一螺旋通道。由于旋流运动产生离心力，使得搭接区的流量较大。搭接结构使中心三角区流速降低，减轻中心三角区漏流现象，而外缘搭接区的流动可以改善折流板的背风侧返混现象。经中心三角区及外缘搭接区的流体在进入另一个螺旋通道后，正好受到另一个螺旋的折流板导流作用，使其同该个螺旋通道中的流体汇合一起呈螺旋流动。以此壳程流体多次出现分离并汇合，加速了流体间的混合，基本消除流动死区，污垢不易沉积，保证设备长周期运行。
[0017](3)本实用新型的双螺旋折流板结构可以减小管束支撑间距，有利于避免管束振动破坏，尤其适用于螺旋角较大以及换热器尺寸较大的场合。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型所述螺旋折流板换热器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图进一步说明本实用新型。
[0020]参见图1，一种螺旋折流板换热器，包括壳体2、左管板1、右管板9、中心管8、螺旋折流板3、换热管6，拉杆和定距管7 ;其他零部件和传统的管壳式换热器相同。换热器结构可以为固定管板式、浮头式、U形管式等。
[0021]螺旋折流板3、换热管6、拉杆和定距管7设在壳体2内，拉杆和定距管起折流板定位作用，定距管穿于拉杆上，拉杆的一端通过螺纹固定于管板上，拉杆的另一端与定距管尾端通过螺栓固定冲心管8设在壳体2的中心位置，壳体2的两端分别与左管板I和右管板9连接；换热管6穿过螺旋折流板3后通过焊接或胀接固定于左管板I和右管板9上。
[0022]螺旋折流板3为绕中心管8倾斜安装的椭圆扇形板拼接成的双螺旋状，其螺旋角为8。-45°，椭圆扇形板的中心设置C设置在中心管上。螺旋折流板一条螺旋线的一个螺距的椭圆扇形板的数量为4 ;椭圆扇形板为1/4椭圆扇形平板，其在壳程横截面上的投影为1/4圆。一条螺旋线的一个螺距上设有2个环形挡圈5，环形挡圈5通过焊接固定于螺旋折流板3的外周。壳体2内壁还设有2-4个挡板4，挡板4均匀分布在壳体2内壁的圆周上。
[0023]工作时，介质由壳程入口 A进入，在螺旋折流板3的导流作用下，形成近似螺旋状流动。流体沿折流板表面螺旋流动过程中，部分流体会从中心三角区和外缘搭接区进入另一螺旋通道；由于旋流运动产生离心力，使得搭接区的流量较大。搭接结构使中心三角区流速降低，减轻中心三角区漏流现象，而外缘搭接区的流动可以改善折流板的背风侧返混现象。经中心三角区及外缘搭接区的流体在进入另一个螺旋通道后，正好受到另一个螺旋的折流板导流作用，使其同该个螺旋通道中的流体汇合一起呈螺旋流动。以此壳程流体多次出现分离并汇合，加速了流体间的混合，安装旁路挡板4和环形挡圈5能有效增强近壁区流体的扰动，提高换热性能。
【权利要求】
1.一种螺旋折流板换热器，包括壳体、左管板、右管板、中心管、螺旋折流板、换热管、拉杆和定距管；所述螺旋折流板、换热管、拉杆和定距管设在壳体内，中心管设在壳体的中心位置，所述壳体的两端分别与左管板和右管板连接；其特征在于所述螺旋折流板为绕中心管倾斜安装的椭圆扇形板拼接成的双螺旋状，其螺旋角为8° -45°，所述椭圆扇形板的中心设置在中心管上。
2.根据权利要求1所述的螺旋折流板换热器，其特征在于所述螺旋折流板一条螺旋线的一个螺距的椭圆扇形板的数量为4。
3.根据权利要求2所述的螺旋折流板换热器，其特征在于所述一条螺旋线的一个螺距上设有2个环形挡圈，所述环形挡圈连接在螺旋折流板的外周。
4.根据权利要求1至3任一项所述的螺旋折流板换热器，其特征在于所述壳体内壁设有2-4个挡板，均匀分布在壳体内壁的圆周上。
5.根据权利要求1至3任一项所述的螺旋折流板换热器，其特征在于所述椭圆扇形板为1/4椭圆扇形平板，其在壳程横截面上的投影为1/4圆。
【文档编号】F28D7/00GK204240841SQ201420544529
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】王元华, 朱瑞松, 刘小春, 沈健勇, 金建祥 申请人:中国石化扬子石油化工有限公司, 中国石油化工股份有限公司