一种立式波纹管换热器的制作方法

本实用新型涉及工业用热交换设备领域，具体涉及一种立式波纹管换热器。

背景技术：

换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。换热器行业涉及暖通、压力容器、中水处理设备，化工，石油等近30多种产业，相互形成产业链条。

换热器在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常用作把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。换热器既可是一种单元设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的换热器。换热器是化工生产中重要的单元设备，根据统计，热交换器的吨位约占整个工艺设备的20%有的甚至高达30%，其重要性可想而知。

换热器按传热原理可分为间壁式换热器、蓄热式换热器、流体连接间接式换热器、直接接触式换热器和复式换热器等；按用途分类加热器、预热器、过热器和蒸发器等；按结构可分为浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。

其中管壳式换热器的应用最为广泛。市售管壳式换热器内置的换热管都是光壁直管，光壁的换热管虽然结构简单、制作容易，但换热面积仅是自有表面积，导致换热效率有限，而且管程内易结垢。这些客观存在的问题必然影响用户配套使用效益，特别是管程结垢造成热交换效率直线下降，此状况除增加能耗，还降低了生产工效。通常情况下换热管通径较小，内部清垢难度大，使得清垢成本高，这些问题都是现有技术的管壳式换热器有待解决的问题。近几年来，本行业为了克服管壳式换热器内置的换热管易堵塞的问题，研制出螺纹管、肋管，以及在管内加设扰流构件来改变介质流向，促成介质流成湍流状，从而达到减少管程内结垢的目的。这些研发成果都取得了不同程度的效果，为减垢寻求到有效的解决方案。但是，这些成果至今没有得到广泛的认可，市场应用量极少，其主要原因之一是螺纹管、肋管以及其它异形管加工难度大，生产成本高，而且应用后清垢更难。第二个原因是螺纹管、肋管等异形管内壁有内置物，造成管道运行阻力大，折装困难等现实问题。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种换热效率高、除锈方便的立式波纹管换热器。

本实用新型采用如下技术方案：一种立式波纹管换热器，包括筒体、设在筒体一端的封头和设在筒体另一端的封底，还包括设在筒体一端的上管板、设在筒体另一端的下管板、设在筒体内的波纹管、设在封头上的进水管、设在封头上的出水管、设在筒体上的进汽管和设在筒体上的冷凝水管。

所述波纹管的一端与上管板贯通连接，另一端与下管板贯通连接。

作为进一步的解决方案：所述波纹管由若干个凸起段和凹陷段组成；所述凸起段和凹陷段交替设置。

作为进一步的解决方案：所述封头内设有隔板；所述隔板将封头分为两个均等的部分。

作为进一步的解决方案：所述上管板上设有拉杆，所述拉杆上均布有折流板。

作为进一步的解决方案：所述折流板上开有孔，所述孔的直径大于凸起段的最大外径。

作为进一步的解决方案：所述折流板上设有缺口，相邻折流板的朝向相反。

作为进一步的解决方案：所述封底上设有排污口。

作为进一步的解决方案：所述波纹管在筒体内均匀设置。

作为进一步的解决方案：所述封头与筒体法兰连接；所述封底与筒体法兰连接。

本实用新型产生的积极效果如下：

本实用新型的换热效率更高。首先波纹管和现有的直管式换热器相比，在相同长度的情况下，换热面积更大。换热流体之间的接触面积上升，在单位时间内能够交换更多的热量。

其次，波纹管的管壁成波浪状，换热流体在接触时会产生扰动和湍流，破坏了二者之间的边界层，能够进一步提高换热效率。换热流体在流经直管式或者板式换热器时，在接触面上会产生一个对流层，位于对流层外侧的换热流体需要首先将热量传递给对流层，再由对流层传递给换热管或者换热板。这就相当于在换热流体与换热件之间又增加了一层隔层，该隔层会增加热传递的路程，降低换热效率。而波纹管的表面起伏，对流层无法产生，缩短了热传递的路程，提高了换热效率。

接着，本实用新型中波纹管内的低温换热流体的流向与筒体内的高温换热流体的流向相反，这样能够使二者之前的温差达到最大，进一步提高换热效率。

最后，本实用新型中高温换热流体因为有折流板的阻挡，在筒体内的流动方向不是直上直下的，而是规律的折线运动，这样高温换热流体在本实用新型内的换热时间更长，能够释放更多的热量。

在高换热效率的前提下，本实用新型能够以更小的体积实现更高的工作效率。也就是说，在同等换热要求的前提下，本实用新型可以以更小的体积实现。设备体积的缩小，能够使其造价进一步降低。同时也能够降低企业在该类设备上的采购资金，减少企业的设备采购成本。

本实用新型的防垢、除垢能力更强。在运行过程中，低温换热流体一般为自来水，水质偏硬；高温换热流体一般为高温蒸汽、溶液或者油等。低温换热流体在换热管内循环，在长时间的冷热交替过程中，换热管极容易附着碳酸钙、碳酸镁等盐类物质。换热管外部的高温换热流体在循环过程中，含有的杂质逐渐增多，会在换热管外部形成附着。而波纹管的管壁呈规则的起伏，在内外管壁会形成湍流层，在湍流层中碳酸钙、碳酸镁等盐类物质和杂质做布朗运动，运动轨迹不确定，相互之间的碰撞概率上升，这样就妨碍了附着的形成。并且湍流层对管壁还具有一定的冲刷作用，这在客观上也阻碍了附着的形成。

最后，本实用新型能够承受的温差更大并且更加节能。波纹管凸起段和凹陷段的交错设置使波纹管具有一定的长度补偿能力。当波纹管受热伸长或者预冷缩短时，波纹管可以在一定的范围内缩短或者伸长，将变化的长度抵消掉。同时，波纹管的流通面积更大，在流量相同的情况下流动阻力更小，消耗的能量也就更少。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的折流板的结构示意图；

图3为本实用新型的波纹管的结构示意图；

图4为本实用新型的换热流体的流向示意图；

其中：1筒体、2封头、21隔板、3封底、31排污口、4上管板、5下管板、6波纹管、61凸起段、62凹陷段、7拉杆、71折流板、8进水管、9出水管、10进汽管、11冷凝水管。

具体实施方式

下面结合图1-4来对本实用新型进行进一步说明。

本实用新型采用如下技术方案：

一种立式波纹管换热器，包括筒体1、设在筒体1一端的封头2和设在筒体1另一端的封底3，其特征在于：还包括设在筒体1一端的上管板4、设在筒体1另一端的下管板5、设在筒体1内的波纹管6、设在封头2上的进水管8、设在封头2上的出水管9、设在筒体1上的进汽管10和设在筒体1上的冷凝水管11；

所述波纹管6的一端与上管板4贯通连接，另一端与下管板5贯通连接。

作为进一步的解决方案：所述波纹管6由若干个凸起段61和凹陷段62组成；所述凸起段61和凹陷段62交替设置。

作为进一步的解决方案：所述封头2内设有隔板21；所述隔板21将封头2分为两个均等的部分。

作为进一步的解决方案：所述上管板4上设有拉杆7，所述拉杆7上均布有折流板71。

作为进一步的解决方案：所述折流板71上开有孔，所述孔的直径大于凸起段61的最大外径。

作为进一步的解决方案：所述折流板71上设有缺口，相邻折流板71的朝向相反。

作为进一步的解决方案：所述封底3上设有排污口31。

作为进一步的解决方案：所述波纹管6在筒体1内均匀设置。

作为进一步的解决方案：所述封头2与筒体1法兰连接；所述封底3与筒体1法兰连接。

首先进行准备工作。将蒸汽管道与进汽管10连接，回水管道与冷凝水管11连接，冷却水的输入管道与进水管8连接，冷却水的回流管道与出水管9连接。将这四根管道连接完成后，准备工作完成。

正常工作时，冷却水从进水管8进入，将封头2与上管板4围拢成的空间、波纹管6内部和封底3与下管板5围拢成的空间填充。填充完成后，冷却水最后从出水管9中流出。高温蒸汽由进汽管10进入筒体1，然后顺着由筒体1和折流板71形成的通道流动，在流动的同时与波纹管6内的冷却水进行热量交换，最后从冷凝水管11排出。

从正面观察时，进水管8与冷凝水管11位于左手边，出水管9和进汽管10位于右手边。冷凝水由进水管8进入封头2、隔板21左侧面和上管板4围拢成的空间内，然后顺着与该空间贯通的波纹管6向下流动，随后充满封底3 和下管板5围拢成的空间。充满后顺着与该空间贯通的波纹管6向上流动，随后充满封头2、隔板21右侧面和上管板4围拢成的空间，在充满该空间后从出水管9流出。冷却水在本实用新型内完成一个循环后会进入冷却水池进行自然降温或者进入换热器进行降温处理，降温完成后由循环水泵再次将水打入循环水路中。

波纹管6的壁呈现规律的起伏状态，相邻的凸起段和凹陷段圆滑过渡，波纹管6的壁呈现规则的波浪形。冷却水在进入到波纹管6后，位于在波纹管6的中心部分的冷却水处于稳流状态，靠近波纹管6内壁的冷却水沿着起伏的内壁流动，稳流状态会被破坏，进入湍流状态。在湍流状态下，冷却水的热量传递更加快速，能够迅速将波纹管6壁的热量吸收并传递给位于波纹管6中心部分的冷却水。同时应考虑到的是，工业用冷却水的水质较硬，当冷却水处于湍流状态时，水分子与波纹管6内壁的碰撞概率急速上升，不利于附着物质的生成，同时对于已经生成的附着物质，会产生一定的摩擦作用，在一定程度上可以起到去除附着物质的作用。

附着物质被去除后会随着冷却水进入循环，其中有一部分会在封底3形成沉淀。当沉淀积累到一定的数量后，可以由排污口31排出。

高温蒸汽由进汽管10进入本实用新型，然后会顺着由折流板71和筒体1规划的路径流动。在流动过程中高温蒸汽与波纹管6的外壁接触，二者之间温差大，会进行热量传递，热量由高温蒸汽传递给波纹管6外壁。高温蒸汽放热液化，液化后形成的水在下管板5上集聚，最后从冷凝水管11中排出。高温蒸汽在流经波纹管6形成的矩阵时，因为波纹管6的切割作用，高温蒸汽的状态会改为湍流状态，即高温蒸汽内部会形成多个扰动区，这样高温蒸汽的边界层就会被破坏，传热效率大大提高。

以上所述实施方式仅为本实用新型的优选实施例，而并非本实用新型可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本实用新型原理和精神的前提下对其所做出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。