阶梯式螺旋折流板及应用有该折流板的换热器的制作方法

本实用新型涉及换热设备技术领域，具体指一种阶梯式螺旋折流板及应用有该折流板的换热器。

背景技术：

随着经济和工业的快速发展，世界各国面临着能源短缺的问题，所以如何高效利用已有能源是各国人们日益关注的焦点。其中，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，是使热量由较高的流体传递给温度较低的流体，是提高能源利用率的主要设备之一。目前，应用较广泛的换热器为螺旋折流板换热器，螺旋折流板换热器一般由壳程、换热管束、管板、折流板(挡板)和管箱等部件组成。现有的换热器以单壳程换热器较为普及，在介质流速低的情况下需要通过增加壳程数的方式来提高流速。

为了解决上述问题，授权公告号为cn206469742u的中国实用新型专利《双壳程螺旋折流板换热器》(申请号：cn201720120963.4)披露了一种结构，其包括壳体，壳体内腔中同轴设置筒形隔板，筒形隔板包括第一筒体、第二筒体，第一筒体与壳体内壁贴合，第二筒体的内径小于第一筒体，第二筒体与第一筒体之间通过圆环板相连接，第二筒体的外壁与壳体内壁之间设置外螺旋折流板，第二筒体内腔中设置内螺旋折流板；壳体外壁设置壳程出口、壳程进口，其中壳程出口依次穿过壳体、第一筒体连通筒形隔板内腔。上述结构在壳程内加一个圆筒形分程隔板，将原来的单壳程改为双壳程，提高了流体的流速，在壳程压降不变的情况下，提高了换热效率，可减少折流板之间的短路。

然而，上述结构实现分程是通过外筒套内筒隔离来实现，并不是通过折流板本身来实现的，成本高，并且构造复杂。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种既适用于单壳程也适用于双壳程且制造简单的阶梯式螺旋折流板。

本实用新型所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种应用有上述阶梯式螺旋折流板的换热器，该换热器制造简单、成本低。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种阶梯式螺旋折流板，其特征在于：包括多个在轴向上依次衔接的折流单元，所述折流单元包括有第一折流板及第二折流板，所述第一折流板为至少两块长度相等的矩形板，所述第二折流板的数量为第一折流板数量的两倍且为扇形板，各矩形板沿所述阶梯式螺旋折流板的轴向依次排布且均平行于阶梯式螺旋折流板的轴心线，各矩形板相互交错并在中部相交处连接从而使各矩形板的短边到阶梯式螺旋折流板轴心线的距离相同，各扇形板呈阶梯式安装在相邻两矩形板相交后构成的扇形区域中从而形成双螺旋流道。

优选地，所述第一折流板包括三块大小相等的且相互垂直的矩形板，第一块矩形板的后边缘中心处与第二块矩形板的前边缘中心处相连接，第三块矩形板的前边缘中心处与第二块矩形板的后边缘中心处相连接，从垂直所述阶梯式螺旋折流板轴心线的方向看，各矩形板的端部位于同一圆周上。

优选地，第一块矩形板后边缘与第二块矩形板前边缘在相交处构成对称布置的第一扇形区、第二扇形区，第二块矩形板后边缘与第三块矩形板前边缘在相交处构成对称布置的第三扇形区、第四扇形区，第三块矩形板后边缘与下一折流单元中的第一块矩形板前边缘在相交处构成对称布置的第五扇形区、第六扇形区，所述第一扇形区、第二扇形区、第三扇形区、第四扇形区、第五扇形区、第六扇形区中均对应安装有一扇形板，从垂直所述阶梯式螺旋折流板轴心线的方向看，各扇形板共同拼接成一个圆形区域。

优选地，多个所述折流单元在轴向上相互衔接构成所述的阶梯式螺旋折流板，下一折流单元中的第一块矩形板前边缘中心处与上一折流单元中的第三块矩形板后边缘中心处相连接，且下一折流单元中的第一块矩形板与上一折流单元中的第一块矩形板相平行。

为了便于换热，所述第二折流板上开设有若干个第一通孔。

一种应用有上述阶梯式螺旋折流板的换热器，包括壳体，其特征在于：所述壳体中设置有所述的阶梯式螺旋折流板，所述壳体的一端设置有与阶梯式螺旋折流板的第一端相连接的第一管板，所述壳体的另一端设置有与双螺旋折流板的第二端相连接的第二管板，且所述第一管板、第二管板上均开设有若干个第二通孔。该结构构成单壳程的换热器，物料分别从下部第一侧、第二侧进入壳程，分别螺旋流经壳程相应侧，到达上部第一侧、第二侧出壳程，单壳程与双壳程相比，壳程流速慢，传热效果差一点，但是压降小，所以需要根据实际情况进行选择单壳程还是双壳程。

一种应用有上述阶梯式螺旋折流板的换热器，包括壳体，其特征在于：所述壳体中设置有所述的阶梯式螺旋折流板，所述壳体的一端设置有与阶梯式螺旋折流板的第一端相连接的第一管板，所述壳体的另一端设置有与阶梯式螺旋折流板的第二端之间留有间隙的第二管板，且所述第一管板、第二管板上均开设有若干个第二通孔。该结构构成双壳程的换热器，物料从下部第一侧入口进入壳程，螺旋流经壳程一侧，到达上部第一侧然后通过折流板与管板之间的间隙，到达上部第二侧，螺旋流经过壳程另一侧，最后到达下部第二侧出壳程，壳程两侧的流体是逆流，减少了对折流板的推动力。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型的阶梯式螺旋折流板几乎没有流动死区，压降小，而且在半径方向上会产生涡流效应，使边界层减薄，提高了换热器壳程给热系数，且构造简单、便于制造，类似dna分子的双螺旋结构能把壳体一分为二，即适用于单壳程也适用于双壳程换热器，使换热器的a(传热系数)/p(压降)达到普通弓形折流板的1.5～2倍，有利于提高换热效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中阶梯式螺旋折流板的结构示意图；

图2为图1中折流单元的结构示意图；

图3为图2另一角度的结构示意图；

图4为图2的侧视图(隐藏扇形板)；

图5为本实用新型实施例2中换热器的结构示意图；

图6为本实用新型实施例1中换热器的结构示意图；

图7为本实用新型实施例1中阶梯式螺旋折流板与第一管板、第二管板的连接关系结构示意图；

图8为本实用新型实施例2中阶梯式螺旋折流板与第一管板、第二管板的连接关系结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1：

如图1～4、6、7所示，本实施例的阶梯式螺旋折流板a包括多个在轴向上依次衔接的折流单元1，该折流单元1包括有第一折流板及第二折流板，第一折流板为至少两块长度相等的矩形板11，第二折流板的数量为第一折流板数量的两倍且为扇形板12，各矩形板11沿阶梯式螺旋折流板的轴向依次排布且均平行于阶梯式螺旋折流板的轴心线，各矩形板11相互交错并在中部相交处连接从而使各矩形板11的短边到阶梯式螺旋折流板轴心线的距离相同，各扇形板12呈阶梯式安装在相邻两矩形板11相交后构成的扇形区域中从而形成双螺旋流道。

当矩形板11为两块时，扇形板12数量为4块，且两矩形板11之间的夹角为90°，对应的扇形板12的圆心角为90°。

本实施例中的第一折流板包括三块大小相等的且相互垂直的矩形板11，第一块矩形板11的后边缘中心处与第二块矩形板11的前边缘中心处相连接，第三块矩形板11的前边缘中心处与第二块矩形板11的后边缘中心处相连接，从垂直阶梯式螺旋折流板轴心线的方向看，各矩形板11的端部位于同一圆周上。第一块矩形板11后边缘与第二块矩形板11前边缘在相交处构成对称布置的第一扇形区111、第二扇形区112，第二块矩形板11后边缘与第三块矩形板11前边缘在相交处构成对称布置的第三扇形区113、第四扇形区114，第三块矩形板113后边缘与下一折流单元1中的第一块矩形板11前边缘在相交处构成对称布置的第五扇形区115、第六扇形区116，第一扇形区111、第二扇形区112、第三扇形区113、第四扇形区114、第五扇形区115、第六扇形区116中均对应安装有一扇形板12，从垂直阶梯式螺旋折流板轴心线的方向看，各扇形板12共同拼接成一个圆形区域。上述各扇形区域的圆心角为60°，对应的，各扇形板12的圆心角也为60°。

在本实施例中，多个折流单元1在轴向上相互衔接构成阶梯式螺旋折流板，下一折流单元1中的第一块矩形板11前边缘中心处与上一折流单元1中的第三块矩形板11后边缘中心处相连接，且下一折流单元1中的第一块矩形板11与上一折流单元1中的第一块矩形板11相平行。为了便于换热，第二折流板上开设有若干个第一通孔121。本实施例的换热器包括壳体2，壳体2中设置有阶梯式螺旋折流板a，阶梯式螺旋折流板a把壳体一分为二，且使壳侧两边的流体都进行螺旋流动。壳体2的一端设置有与阶梯式螺旋折流板a的第一端相连接的第一管板21，壳体2的另一端设置有与阶梯式螺旋折流板a的第二端之间留有间隙200的第二管板22，且第一管板21、第二管板22上均开设有若干个第二通孔20。该结构构成双壳程的换热器，物料从下部第一侧入口进入壳程，螺旋流经壳程一侧，到达上部第一侧然后通过折流板与管板之间的间隙，到达上部第二侧，螺旋流经过壳程另一侧，最后到达下部第二侧出壳程，壳程两侧的流体是逆流，减少了对折流板的推动力。

实施例2：

如图5、8所示，本实施例的换热器包括壳体2’，壳体2’中设置有阶梯式螺旋折流板a，壳体2’的一端设置有与阶梯式螺旋折流板a的第一端相连接的第一管板21’，壳体2’的另一端设置有与螺旋折流板a的第二端相连接的第二管板22’，且第一管板21’、第二管板22’上均开设有若干个第二通孔20’。该结构构成单壳程的换热器，物料分别从下部第一侧、第二侧进入壳程，分别螺旋流经壳程相应侧，到达上部第一侧、第二侧出壳程，单壳程与双壳程相比，壳程流速慢，传热效果差一点，但是压降小，所以需要根据实际情况进行选择单壳程还是双壳程。

本实用新型的阶梯式螺旋折流板a几乎没有流动死区，压降小，而且在半径方向上会产生涡流效应，使边界层减薄，提高了换热器壳程给热系数，且构造简单、便于制造，类似dna分子的双螺旋结构便于分程，即适用于单壳程也适用于双壳程换热器，使换热器的a(传热系数)/p(压降)达到普通弓形折流板的1.5～2倍，有利于提高换热效果。

本实用新型更适用于管壳程热阻相差大的换热器，比如壳程是气体，管程是液体，气体的传热系数比液体小很多，阶梯式螺旋折流板跟普通折流板相比，可明显提高壳程的传热系数，降低管壳程两侧的传热系数之差，总换热效率可提高50％～100％。