管壳式热交换器的制作方法

本实用新型涉及换热设备领域，尤其涉及一种管壳式热交换器。

背景技术：

目前，我国热交换器产品的市场规模在360亿人民币左右。化工、石油、冶金、电力、食品、机械、制药等行业对热交换器的需求逐渐增长，我国热交换器产品需求在未来的一段时间内保持稳定增长。另外，半导体器件、风力发电机组、航天飞行器、太阳能光伏发电及多晶硅等高新技术产业也都需要大量的专业热交换器。我国石油化工行业的使用换热设备主要是管壳式热交换器，而其中，传统弓形折流板热交换器占有很大比例。弓形折流板热交换器应用广泛，使用的换热管形状为普通圆管，它具有结构简单，安装方便等优点，但它的换热效率和沉积污垢等方面较其他新型热交换器较差。传统弓形折流板是平板式结构，即为圆形的平板截成弓形缺口，并沿着换热管轴线方向安装，由于换热管在壳体中间部分比较集中，相邻两折流板会造成壳体中的流体速度分布不均匀，阻力大，位于中心位置的换热管中的流体流动不足，导致换热效果较差，靠近壳体的换热管中的流体流动充足，换热效果较好，导致经不同换热管流出的流体冷热不均匀。

技术实现要素：

为克服现有弓形折流板热交换器存在的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种换热效率高、换热管沉积污垢少的管壳式热交换器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

管壳式热交换器，包括管箱和多个间隔设置在管箱轴向截面上的折流板，所述折流板上穿插有多根换热管，所述管箱的两端分别设有管箱圆管和换热圆管，其中管箱圆管与管箱连通，换热圆管与换热管连通，所述换热管的截面为椭圆形，且换热管安装在折流板上时其截面长轴为竖直方向。

进一步的是，所述换热管椭圆形截面的长轴与短轴之比为

进一步的是，所述换热管的表面做光滑打磨和涂层处理。

进一步的是，所述换热管采用相邻三根换热管呈等边三角形布置，换热管穿插在折流板上的整体形状呈正六边形。

进一步的是，所述相邻换热管中心之间的距离为1.25倍换热管的长轴。

进一步的是，所述折流板为平板结构，且包括两种型号，其中Ⅰ型折流板在换热管穿插区域外围设有多个通孔，Ⅱ型折流板在其中部设有一个通孔，也在换热管穿插区域外围设有多个通孔，两种型号折流板上通孔在轴向上相互错开，两种型号折流板在管箱轴向上交替设置。

进一步的是，所述Ⅰ型折流板和Ⅱ型折流板在换热管穿插区域外围分别设有六个和五个通孔，且都呈轴对称方式均匀布置。

进一步的是，所述折流板的厚度为0.7倍换热管的长轴。

进一步的是，所述换热管两端的折流板外还设有管板，所述管板的中心设有通孔，所述通孔通过管道与管箱的管箱圆管相连。

进一步的是，所述换热管以三根管道为一组，在每一组管道的两端分别设有一个连接弯头将三根换热管连成一根贯通的管道。

本实用新型的有益效果是：通过将普通圆形换热管更换为椭圆形换热管，利用流体在长轴和短轴上的流速不同，增加了管内流体的湍流程度，起到强化传热的效果，另外换热管长轴为竖直方向并进行防污垢涂层处理，能够减少管箱中的流体在换热管上沉积污垢，延长了换热管的使用寿命并使其长期保持良好的换热性能；另一方面，特殊设置的两种型号的折流板，可提高管箱中流体在换热管中心部位的流动程度，使各换热管中流体换热效果保持一致，与普通的换热器相比，该换热器结构紧凑，设计科学合理，克服了普通的换热器换热效率低、易沉积污垢等缺点。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型Ⅰ型折流板结构示意图。

图3是本实用新型Ⅱ型折流板结构示意图。

图4是本实用新型管板结构示意图。

图中标记为，1-管箱，2-折流板，3-换热管，4-管箱圆管，5-换热圆管，6-管板，21-Ⅰ型折流板，22-Ⅱ型折流板，61-通孔，211-通孔，221-通孔，222-通孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本实用新型包括管箱1和多个间隔设置在管箱1轴向截面上的折流板2，所述折流板2上穿插有多根换热管3，所述管箱1的两端分别设有管箱圆管4和换热圆管5，其中管箱圆管4与管箱1连通，换热圆管5与换热管3连通，所述换热管3的截面为椭圆形，且换热管3安装在折流板2上时其截面长轴为竖直方向，换热管3的布置情况可从图2、图3中看出。传统的换热管一般采用圆形钢管，但流体在圆形钢管中流动时的湍流程度不如椭圆形钢管，由于流体在椭圆形钢管的长轴和短轴上的流速不同，可以加快不同温度流体的混合，从而提高传热效果。另一方面，安装时让椭圆形换热管3的长轴为竖直方向，可提高换热管3侧壁的斜度，使管箱1中的沉积物不容易堆积在换热管3上，从而起到延长换热管3的使用寿命并使其长期保持良好换热性能的目的。

为了达到最佳的防沉积物堆积效果，将所述换热管3椭圆形截面的长轴与短轴之比设置为该值是综合考虑换热管3中流体湍流程度与外表面斜度来确定的。进一步的，可在所述换热管3的表面做光滑打磨和涂层处理，一方面减小污垢沉积在管热管上的几率，另一方面减小流体侵蚀，延长换热管3的使用寿命。

如图2、图3、图4所示，所述换热管3采用相邻三根换热管3呈等边三角形的布置形式，换热管3穿插在折流板2上的整体形状呈正六边形，这种布置形式可使各换热管3之间间距相同，以便达到相同的换热效果，整体形状呈正六边形，可保证整个换热管3结构的稳定性。其中，相邻换热管3中心之间距离的最优方案为1.25倍换热管3的长轴，以便达到最佳的换热效果。

传统的弓形折流板一般会导致管箱中流体在位于换热管中心部位流动不足，导致换热效果较差，而靠近管箱表面的换热管中的流体流动充足，换热效果较好，如此，会出现经不同换热管流出的流体冷热不均匀的情况。本实用新型将传统的弓形折流板改为平板结构，且包括两种型号，其中Ⅰ型折流板21在换热管3穿插区域外围设有多个通孔211，Ⅱ型折流板22在其中部设有一个通孔221，也在换热管3穿插区域外围设有多个通孔222，两种型号折流板2上通孔211、222在轴向上相互错开，两种型号折流板2在管箱1轴向上交替设置。这种交替设置的方式，可使管箱1中的流体从换热管3中心区域向周边区域流动扩散，从而提高换热管3中心区域流体的流动速度和换热效果。

进一步的，如图2、图3所示，所述Ⅰ型折流板21和Ⅱ型折流板22在换热管3穿插区域外围分别设有六个和五个通孔，且都呈轴对称方式均匀布置。

为了保证换热管3与管箱1之间连接的稳定性，所述折流板2的厚度为0.7倍换热管的长轴。

所述换热管3两端的折流板2外还设有管板6，所述管板6的中心设有通孔61，所述通孔61通过管道与管箱1的管箱圆管4相连。设置管板6的作用是为了更好的将管箱1中的流体与换热管3中的流体进行分离。正常使用时，管箱圆管4中通入的流体经过管道和管板6上的通孔61进入管箱1中，然后在折流板2中穿梭，最后从另一端的管箱圆管4中流出；而换热圆管5中的流体则先进入到管箱1端部，然后在管板6的阻挡作用下进入各个换热管3中，最后到达管箱1另一端，也在管板6作用下进入换热圆管5后流出。

进一步的，由于场地和管箱尺寸限制，会导致一次通过换热管3的流体因换热时间少而达不到换热要求，因此，为了提高流体在换热管3中的流程和换热时间，将所述换热管3以三根管道为一组，在每一组管道的两端分别设有一个连接弯头将三根换热管3连成一根贯通的管道，连接弯头既起到连接作用，还可以利用流体在弯头内形成的二次环流起到强化传热效果，另外，换热管3中的流体可在管箱1中折返两次，大大增加了流体的换热时间，提高了换热效果，减少了资源损耗。

本实用新型通过将普通圆形换热管更换为椭圆形换热管，利用流体在长轴和短轴上的流速不同，增加了管内流体的湍流程度，起到强化传热的效果，另外换热管长轴为竖直方向，能够减少管箱中的流体在换热管上沉积污垢，延长了换热管的使用寿命并使其长期保持良好的换热性能；另一方面，特殊设置的两种型号的折流板，可提高管箱中流体在换热管中心部位的流动程度，使各换热管中流体换热效果保持一致；再者，通过设置连接弯头将三根换热管连成一根贯通的管道，增加了流体的换热时间，提高了换热效果，减少了资源损耗，具有很好的实用性以及经济社会价值。