内外双螺旋流离心分离式换热器的制作方法

本发明涉及一种应用于石油化工行业的冷热介质换热的换热器，特别适用于汽液两相介质换热。

背景技术：

换热器作为一种通用的热工过程设备在炼油、化工、环保、发电、制冷、食品加工、新能源利用等许多工业部门中得到广泛应用。鉴于换热器在工业生产中的重要作用，改进其性能和提高其效率成为节能减排的重要途径，将产生显著地社会和经济效益。但是，许多换热器仍然存在着介质之间不能实现充分换热，换热面积不高、冷热介质间换热温差不大、换热效率差的问题。

技术实现要素：

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种内外双螺旋流离心分离式换热器，该种换热器与介质加速装置配合使用后可以实现冷热介质内外双螺旋流连续流动，增大换热温差和换热面积，减少振动，有效提高介质间的换热效果。

本发明的技术方案是：该种内外双螺旋流离心分离式换热器，包括一对进出口接头以及顺次连接在所述一对进出口接头之间的若干直管段和若干弯管段，所述进出口接头、若干直管段和若干弯管段均由外管和内管嵌套后构成，其独特之处在于：所述直管段的内管中有一根内支管，围绕所述内支管固定有一组内螺旋片，所述内螺旋片的外缘与所述直管段的内管的内壁相触；围绕所述直管段的内管的外壁固定有一组外螺旋片，所述外螺旋片的外缘与所述直管段的外管的内壁相触。

进一步的，在进出口接头的内管中和内管与外管形成的环空中都设有台肩，在对应台肩处分别固定内管腔分流圆柱体和外管腔分流圆环体，所述内管腔分流圆柱体和外管腔分流圆环体上均匀开有供介质通过的孔洞。

此外，所述直管段的内管的内壁开有供内螺旋片旋入的螺纹槽，内螺旋片的螺旋角和螺距与对应螺纹槽的螺旋角和螺距保持一致，以实现所述内螺旋片的旋入、固定与密封；所述直管段的外管的内壁亦开供外螺旋片旋入的螺纹槽，所述外螺旋片的螺旋角和螺距与对应螺纹槽的螺旋角和螺距一致，以实现所述外螺旋片的旋入、固定与密封；所述内、外螺旋片的升角范围在20°～40°之间，对应螺纹槽的宽度与螺旋片的厚度之间的差值范围在5毫米～15毫米之间。

另外，在所述进出口接头、若干直管段和若干弯管段的外管外层均有一个保温层。

进一步的，将外管的内壁和内管的外壁之间作为供热介质在流动的外螺旋流道，内管的内腔为供冷介质流动的内螺旋流道，所述一对进出口接头中的一个进出口接头作为热进口和冷出口，另一个进出口接头则作为热出口和冷进口，以使得冷热两种介质实现逆流流动

本发明具有如下有益效果：本发明采用为内螺旋流道、外螺旋流道两层结构，热介质在外螺旋流道内流动、冷介质在内螺旋流道内流动，并各自形成螺旋流，由于冷、热流体介质换热后，使得内外螺旋流道内的各自流体介质产生温度差，进而导致密度的差别，这种差别在两相介质换热情况下会进一步增大。这就使得在螺旋旋流动所产生的离心力作用下，外螺旋流道中热介质中温度高、密度小、焓值高的部分向中心运动，即靠拢在内管外壁，内螺旋中的冷介质中温度低、密度大、焓值低的部分向边壁运动，即靠拢在内管内壁，进而可以增大内管内外壁换热温差，提高换热效率。本种换热装置可以实现内外双螺旋流连续流动，增大换热温差和换热面积，减少振动，有效提高介质间的换热效果。此外，接头单元上的分流装置，可以同时起到分流减振与扶正作用，而在外管外层上包覆的保温层，可以起到减少热量损失与安全的作用。

附图说明：

图1是本发明应用时冷热两种介质的流动方向示意图。

图2是本发明的爆炸结构示意图。

图3是本发明所述的内螺旋片结构示意图。

图4是本发明所述的外螺旋片结构示意图。

图5是本发明所述的内、外管结构示意图。

图6是本发明所述的螺旋片与换热管装配的结构示意图。

图7是图3、图4、图5、图9的装配结构示意图。

图8是本发明所述的换热单元与内外接头连接剖面示意图。

图9是进出口接头结构剖视图。

图中1-进出口接头，2-内支管，3-内螺旋片，4-内管，5-外螺旋片，6-外管，7-内管接头，8-外管接头，9-分流体，10-保温层。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1至图9所示，该种内外双螺旋流离心分离式换热器，包括一对进出口接头1以及顺次连接在所述一对进出口接头之间的若干直管段和若干弯管段，所述进出口接头、若干直管段和若干弯管段均由外管6和内管4嵌套后构成，其独特之处在于：所述直管段的内管4中有一根内支管2，围绕所述内支管固定有一组内螺旋片3，所述内螺旋片的外缘与所述直管段的内管4的内壁相触；围绕所述直管段的内管4的外壁固定有一组外螺旋片5，所述外螺旋片的外缘与所述直管段的外管6的内壁相触。

进一步的，在进出口接头1的内管中和内管与外管形成的环空中都设有台肩，在对应台肩处分别固定内管腔分流圆柱体和外管腔分流圆环体，所述内管腔分流圆柱体和外管腔分流圆环体上均匀开有供介质通过的孔洞。所述分流体如图2和图9所示，起到分流减振与扶正作用，同时要求分流装置的过流面积要大于螺旋片间的过流面积，这样可使介质在螺旋片内充分旋流，不留空隙，增强传热。

另外，所述直管段的内管4的内壁开有供内螺旋片3旋入的螺纹槽，内螺旋片3的螺旋角和螺距与对应螺纹槽的螺旋角和螺距保持一致，以实现所述内螺旋片的旋入、固定与密封；所述直管段的外管6的内壁亦开供外螺旋片5旋入的螺纹槽，所述外螺旋片的螺旋角和螺距与对应螺纹槽的螺旋角和螺距一致，以实现所述外螺旋片的旋入、固定与密封；所述内、外螺旋片的升角范围在20°～40°之间，对应螺纹槽的宽度与螺旋片的厚度之间的差值范围在5毫米～15毫米之间。

此外，所述进出口接头、若干直管段和若干弯管段的外管外层均有一个保温层10。

外管6的内壁和内管4的外壁之间为供热介质在流动的外螺旋流道，内管4的内腔为供冷介质流动的内螺旋流道，所述一对进出口接头1中的一个进出口接头作为热进口和冷出口，另一个进出口接头则作为热出口和冷进口，以使得冷热两种介质实现逆流流动。

使用时，本装置的具体工作过程如下：

与介质加速装置配合使用后，冷热介质从进出口接头进入换热器，且都具有一定初速度。热介质通过分流装置进入外螺旋流道，在外螺旋片中做螺旋流动，冷介质通过分流装置入内螺旋流道，在内螺旋片中做螺旋流动，两种介质实现逆流流动。这样，通过螺旋流动的离心作用，外螺旋片中热介质中温度高、密度小、焓值高的部分向中心靠拢，即靠拢在内管外壁，内螺旋中的冷介质中温度低、密度大、焓值低的部分向边壁靠拢，即靠拢在内管内壁，这样可以增大内管内外壁传热温差，有利于冷热介质充分进行热量交换，有效提高换热效率。换热完成后，冷热介质从出口接头流出。