一种带螺旋片的换热器的制作方法

本实用新型属于传热传质、液固混合、反应、萃取及聚合物脱挥等技术领域，尤其涉及一种带螺旋片的换热器。

背景技术：

换热器广泛应用于石油、化工、精细化工、环保、矿冶等工业部门。通常，管壳式换热器采用圆截面光管的换热器，但是该类换热器并不适用于粘度大、流动性极差的介质。

对于高粘度介质的脱挥设备，按设计结构，通常可分为薄膜更新型、排出挤出型和表面更新型三种。薄膜更新型，以薄膜蒸发器为代表，一般体积巨大，要形成更小的薄膜厚度就需要更高的设备精度，难度较大；排出挤出型，以双螺杆挤出机为代表，缺点是能耗高；表面更新型是优化设备结构，能够使液膜变薄，提高传质面积，增加表面更新，强化传质过程，缩短物料停留时间，防止过热，将进入换热器本体新的物料替代老物料，实现最高效率的更新，而其中的换热器就是使表面更新型设备实现上述功能的决定性元件。

技术实现要素：

针对现有换热器无法同时实现高效传热、传质、液固混合、脱挥等技术效果，本实用新型提供了一种带螺旋片的换热器。

为了实现上述技术效果，本实用新型采用如下结构：一种带螺旋片的换热器，包括换热器本体，所述换热器本体内设置有多个螺旋片，所述螺旋片包括左螺旋片和右螺旋片，其特征在于，相邻两螺旋片的旋转方向相反，且互成90°连接；所述螺旋片自身呈180°扭转；所述螺旋片在整个螺旋线方向上与所述换热器本体接触表面全部焊接。

优选地，所述螺旋片至少一侧边具有凹槽设置，所述凹槽沿侧边延伸。

优选地，所述螺旋片端部的截面呈倒角，倒角为30°-120°，倒角的角度越小越利于物料的剪切，使物料更细小，混合更均匀。

优选地，所述螺旋片的高径比比值为1.2-3。

优选地，为保证强度，所述螺旋片的厚度为1.5-3mm。

优选地，相邻螺旋片宽度相同。

优选地，所述螺旋片任意横截面宽度相同。

优选地，所述螺旋片与所述换热器内壁存在一微小的间隙。

与现有技术相比，本实用新型的技术优势在于：具有传质、传热效率高，能耗低，设备体积小，结构简单，成本低等优点。通过换热器与螺旋片相结合，使介质流体时而左旋时而右旋，不断改变流动方向，不仅将中心液流推向周边，而且将周边流体推向中心，从而实现良好的径向混合效果，显著减薄换热器本体内表面的平流层厚度。与此同时，流体自身的旋转作用在相邻元件连接处的界面上亦会发生。而螺旋端部的倒角则不断剪切，破流，因此，本实用新型能够对多相流体提供良好的分散和混合效果，有效提高相间接触和界面的更新，强化传质和传热和提高反应速率。

本实用新型不仅适用于物料粘度低的常规换热器，提高换热效率，更适用于石油、化工、精细化工、塑料挤出、环保、矿冶等行业中的高粘度流体或液固混合、反应、萃取、吸收、塑料配色、挤出、传热及聚合物脱挥等过程，尤为适用表面更新型的脱挥设备，能够有效将进入换热器本体最新的物料替代最老物料，实现高效率的更新过程。

附图说明

图1为依照本实用新型实施的一种焊接螺旋片的换热器的示意图，其中各部件相应标记为：1—换热器本体；2—左旋螺旋片；3—右旋螺旋片

图2焊接螺旋片换热器俯视图

图3螺旋片开槽尺寸图

图4螺旋片端部倒角图

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型做进一步解释。下述实施例不以任何形式限制本实用新型。凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均处于本实用新型的保护范围之中。

图1为依照本实用新型实施例的一种带螺旋片的换热器的示意图。该换热器包括换热器本体1和多个螺旋片。2为左旋螺旋片，3为右旋螺旋片。其中，螺旋片的任意横截面的宽度相同，且相邻两螺旋片的端面宽度也相同，相邻两螺旋片以其接触端面的中心点为焊接点，交互90°连接在一起。螺旋片与换热器本体1在整个螺旋线方向上与换热器内壁全截面采用焊接结构，以保障强度要求。其中，螺旋片采用胎具冷压成形，生产效率高，质量稳定，外观质量好。螺旋片加工完成后需焊接安装在换热器本体中，故其采用的胎具的导程等于螺旋片导程加上坯料冷压后的导程回弹量。加工不同高径比的螺旋片如3：1、2：1、1.8：1、1.5：1、1.2：1时，还需要对螺旋片的坯料进行试验来确定坯料的导程。

图2为焊接螺旋片换热器俯视图。相邻的螺旋片分为左旋螺旋片和右旋螺旋片，左右旋螺旋片以连接端面的中心点为焊接点，互相交错垂直90°连接在一起。内置螺旋片端面的宽度小于换热器内壁的直径，内置螺旋片与换热器内壁存在一微小的间隙。物料从上方向下流，流经左旋螺旋片，然后又流经右旋螺旋片，再流经左旋螺旋片，物料的流动方向不断改变，随着流速的增大，在流动断面上产生激烈的涡流，使换热器内表面的平流层液膜变薄，提高传质面积，增加表面更新，强化传质和传热效率，确保没有静止的区域，防止过热和物料老化，将进入换热器本体最新的物料替代最老物料，是最高效率的更新。

图3为螺旋片开槽尺寸图。螺旋片的厚度为1.5-3mm，其至少一侧边的中间设有凹槽，所述凹槽沿侧边延伸。所述凹槽用于存放焊料与换热器焊接，保证焊接强度，防止高粘度的物料把螺旋片挤出，脱落，引发事故。

图4为螺旋片端部倒角图，倒角呈30°-120°。物料从上方向下流，在流动方向不断改变的同时，物料被倒角不断的剪切，破流。倒角的角度越小越利于物料的剪切，物料变得更细小，混合更均匀，从而传质效率更高。同时，端部倒角越小，阻力越小，压降也越小，从而节约能耗，降低操作成本。

使用本实用新型的带螺旋片的换热器，物料从换热器上方向下流，流经左旋螺旋片，然后又流经右旋螺旋片，再流经左旋螺旋片，物料的流动方向不断改变。螺旋片可采用不同的高径比，高径比越小，如3：1、2：1、1.8：1、1.5：1、1.2：1，则物料在流动断面上产生的涡流越激烈，液膜越薄，表面更新越快，同时混合也更均匀，从而传质、传热效率更高。

使用本实用新型的带螺旋片的换热器，物料从换热器上方向下流，流经左旋螺旋片，然后又流经右旋螺旋片，再流经左旋螺旋片，物料的流动方向不断改变，被倒角不断剪切，随着流速的增大，物料在流动断面上产生激烈的涡流和剪切力，使液膜变薄、破流，物料变得更细小，显著提高传质面积，加快表面更新，混合更均匀。在该强化传质和传热的过程中，螺旋片与物料接触侧采用抛光工艺，减少摩擦阻力，缩短物料停留时间，确保没有静止的区域，防止物料过热和老化，从而有效防止污染最终产品，提高产品质量。此外，螺旋片侧面开槽用于存放焊料，在整个螺旋线方向上与换热器本体接触表面全部焊接，确保焊接强度，有效防止高粘度的物料换热过程中将螺旋片挤出，脱离，引发事故。

因此，本实用新型提供的一种带螺旋片的换热器，有助于实现良好的物料径向混合和分散效果，有效提高相间接触和界面的更新，强化传质和传热，提高反应速率，节省能耗。不仅适用于物料粘度低的常规换热器，提高换热效率，更适用于石油、化工、精细化工、塑料挤出、环保、矿冶等行业中的高粘度流体或液固混合、反应、萃取、吸收、塑料配色、挤出、传热及聚合物脱挥等过程。尤为适用表面更新型的脱挥设备，能够有效将本体最新的物料替代最老物料，实现高效率的更新过程。

应当注意的是，本实用新型的实施例有较佳的实施性，且并非对本实用新型作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。