急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器的製作方法

2023-04-25 14:12:36 1

專利名稱：急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於傳熱強化技術領域，涉及急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器。
背景技術：
現有的換熱器在管間支承物結構方面，主要有單弓折流隔板、雙弓折流隔板、碟環折流隔板等，目前在工業中使用的換熱器以單弓折流隔板支承管束的結構較多，其主要缺點是折流造成的流體形體阻力大；在傳熱管結構方面，主要有縮放管，但現有的縮放管有不足之處由於其在擴張減速段的流體流動有弱化傳熱的作用，而在收縮加速段的流體流動有強化傳熱的作用，現有縮放管的結構是擴張管段與收縮管段的長度在縮放段節距的比例是1∶1～1∶2，因擴張段所佔比例較大，故流體流動時傳熱的弱化作用較為明顯，從而導致總的強化傳熱效率不夠高。

發明內容
本實用新型的目的在於提供一種急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器，它改善了殼程軸向流換熱器的傳熱與流阻性能，比以往殼程軸向流換熱器殼程流體阻力低，傳熱係數高。
本實用新型是通過下述技術方案來實現的，急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器的結構示意圖如圖1所示，其A-A向視圖如圖2所示，空心環網板示意圖如圖3所示，急擴加速流縮放管示意圖如圖4所示。本實用新型主要包括進氣周向切口(1)、進氣環套(2)、殼程流體出口(3)、上封頭(4)、上管板(5)、出氣環套(6)、出氣周向切口(7)、急擴加速流縮放管束(8)、空心環網板(9)、殼體(10)、殼程入口氣流分布板(11)、殼程流體入口(12)、下管板(13)、下封頭(14)和支座(15)。本實用新型由環形殼程入口段、軸向流段和環形殼程出口段三段組成，環形殼程入口段是通過進氣環套(2)的內壁與殼體(10)外壁間環隙，由殼體(10)的進氣周向切口(1)、急擴加速流縮放管束(8)進口段的外壁、殼體(10)的內壁及下管板(13)構成；軸向流段是由急擴加速流縮放管束(8)軸流段的外壁、殼體(10)的內壁以及沿軸向均布的若干塊空心環網板(9)管間支承物的外表面構成；環形殼程出口段是通過出氣環套(6)的內壁與殼體(10)外壁間環隙，由殼體(10)的出氣周向切口(7)、急擴加速流縮放管束(8)出口段的外壁、殼體(10)的內壁及上管板(5)構成。
本換熱器各部件的相互位置及連接關係為在殼體(10)及上管板(5)、下管板(13)內，急擴加速流縮放管束(8)沿軸向按正方形或三角形管間距排列，並在沿軸向均布的若干塊空心環網板(9)管間支承作用下均勻分布，構成急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器的殼程軸向流道，而進氣環套(2)與殼體(10)間的環隙、進氣周向切口(1)構成殼程的入口通道，出氣環套(6)與殼體(10)間的環隙、出氣周向切口(7)構成殼程的出口通道，上封頭(4)與下封頭(14)及急擴加速流縮放管束(8)的管內側構成急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器的管內流道，支座(15)支承急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器的底部，而殼程入口氣流分布板(11)安置於進氣周向切口(1)之後及沿流體流向第一塊空心環網板(9)之前，上管板(5)與殼體(10)、急擴加速流縮放管束(8)、出氣環套(6)之間均用焊接相連，下管板(13)與殼體(10)、急擴加速流縮放管束(8)、進氣環套(2)之間也都用焊接相連，而急擴加速流縮放管束(8)與空心環網板(9)及殼程入口氣流分布板(11)之間則用可滑動接觸方式相連，上封頭(4)與上管板(5)以及下封頭(14)與下管板(13)之間用焊接或法蘭連接。
本實用新型的換熱方法殼程流體沿進氣環套(2)，經進氣周向切口(1)，以周向均勻進氣的方式徑向進入急擴加速流縮放管束(8)的管間入口段，在此入口段中，流體先橫向衝刷急擴加速流縮放管束(8)，再彎轉為軸向衝刷急擴加速流縮放管束(8)，並通過殼程入口氣流分布板(11)將軸向流體流速分布均勻，隨後，流體在軸向流段的管隙間作軸向流動，並通過若干塊沿軸向均勻分布的空心環網板(9)，在此段中，管間流體與管內流體呈逆向流動換熱，流體最後進入急擴加速流縮放管束(8)的出口段，在此段中，流體由原來的軸向流動彎轉為徑向流動，以周向均勻出氣的方式經出氣周向切口(7)，並沿出氣環套(6)流出殼程，管程流體則沿上封頭(4)進入急擴加速流縮放管束(8)的管內側，經急擴加速流縮放管束(8)內側後再由下封頭(14)流出管程，本實用新型採用的殼程環套周向進出氣方法可減少殼程進出氣口氣速，降低進出口段氣體阻力，並使流體流速分布趨於均勻，減少流動與傳熱死角，而殼程入口氣流分布板(11)可控制殼程流體由入口段的徑向流轉變為軸向流的過程中流體軸向流速的分布均勻。
本實用新型具有如下的優點和有益效果1)採用目前管內外傳熱強化效果最佳的急擴加速流縮放管束與形體阻力極小的空心環網板管間支承物相配合，這樣的技術組合可比以往的強化換熱技術具有較高的殼程傳熱係數與較低的殼程流體阻力；2)由於採用了急擴加速流縮放管束，與以往的強化傳熱技術相比，本實用新型管側的傳熱係數更高，而流阻更低；3)殼程流體進出口均採用周向進出口環套結構，這樣可以減少殼程進出口的氣速，降低阻力，並減少流動與傳熱死區，提高換熱性能；4)由於本實用新型的急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器的傳熱性能提高，在換熱負荷一定的條件下本實用新型所需的傳熱面積比以往換熱器所需面積小，而且其體積緊湊，設備材耗省、投資小，設備的操作費用也下降了。


圖1是本實用新型的急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器的結構示意圖；圖2是圖1的A-A向視圖；圖3是空心環網板示意圖；圖4是急擴加速流縮放管示意圖。
圖中1-進氣周向切口 2-進氣環套 3-殼程流體出口 4-上封頭 5-上管板 6-出氣環套 7-出氣周向切口 8-急擴加速流縮放管束 9-空心環網板10-殼體 11-殼程入口氣流分布板 12-殼程流體入口 13-下管板 14-下封頭 15-支座具體實施方式
本實用新型可選用碳鋼或不鏽鋼及其它金屬材料製造，可採用通用的板金工藝和機加工方法及設備即可加工。實施本實用新型，只要按圖1～4所示設計，加工本裝置的各部件，並按上面說明書所述的相互連接關係進行連接裝配構成圖1所示的流道結構，便能較好地實施本實用新型。例如，發明人推薦設計由φ1000mm殼徑，6000mm殼長，φ1200mm進出氣環套直徑，600mm進出氣環套長，150根φ51×3.5×6000mm急擴加速流縮放管在殼體內按正方形均布，6塊φ1000mm空心環網板沿軸向在急擴加速流縮放管束間均布，上、下管板分別用φ1000×800mm上、下封頭密封即可。
本實用新型的急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器，改善了殼程軸向流換熱器的傳熱與流阻性能，比以往殼程軸向流換熱器殼程流體阻力低，傳熱係數高，適合於低密度、大體積流量及深度換熱的場合。
權利要求1.一種急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器，其特徵在於，由環形殼程入口段、軸向流段和環形殼程出口段三段組成，主要包括進氣周向切口、進氣環套、殼程流體出口、上封頭、上管板、出氣環套、出氣周向切口、急擴加速流縮放管束、空心環網板、殼體、殼程入口氣流分布板、殼程流體入口、下管板、下封頭和支座，其相互位置及連接關係為在殼體及上管板、下管板內，急擴加速流縮放管束沿軸向排列，並在若干塊空心環網板作用下均勻分布，構成急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器的殼程軸向流道，而進氣環套與殼體間的環隙、進氣周向切口構成殼程的入口通道，出氣環套與殼體間的環隙、出氣周向切口構成殼程的出口通道，上封頭與下封頭及急擴加速流縮放管束的管內側構成急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器的管內流道，支座支承急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器底部，而殼程入口氣流分布板安置於進氣周向切口之後及沿流體流向第一塊空心環網板之前，上管板與殼體、急擴加速流縮放管束、出氣環套之間均相連，下管板與殼體、急擴加速流縮放管束、進氣環套之間也都相連，急擴加速流縮放管束與空心環網板及殼程入口氣流分布板之間都相連，上封頭與上管板以及下封頭與下管板之間也都連接。
2.根據權利要求1所述的急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器，其特徵在於，所述急擴加速流縮放管束沿軸向按正方形或三角形管間距排列。
3.根據權利要求1或2所述的急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器，其特徵在於，所述若干塊空心環網板是管間支承物，沿軸向均布。
4.根據權利要求3所述的急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器，其特徵在於，所述環形殼程入口段是通過進氣環套的內壁與殼體外壁間環隙，由殼體的進氣周向切口、急擴加速流縮放管束進口段的外壁、殼體的內壁及下管板構成。
5.根據權利要求4所述的急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器，其特徵在於，所述軸向流段是由急擴加速流縮放管束軸流段的外壁、殼體的內壁以及若干塊空心環網板的外表面構成。
6.根據權利要求5所述的急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器，其特徵在於，所述若干塊空心環網板是管間支承物，沿軸向均布。
7.根據權利要求5所述的急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器，其特徵在於，所述環形殼程出口段是通過出氣環套的內壁與殼體外壁間環隙，由殼體的出氣周向切口、急擴加速流縮放管束出口段的外壁、殼體的內壁及上管板構成。
8.根據權利要求7所述的急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器，其特徵在於，所述上管板與殼體、急擴加速流縮放管束、出氣環套之間均用焊接相連，下管板與殼體、急擴加速流縮放管束、進氣環套之間也都用焊接相連。
9.根據權利要求8所述的急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器，其特徵在於，所述急擴加速流縮放管束與空心環網板及殼程入口氣流分布板之間用可滑動接觸方式相連。
10.根據權利要求9所述的急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器，其特徵在於，所述上封頭與上管板以及下封頭與下管板之間用焊接或法蘭連接。
專利摘要本實用新型是一種急擴加速流縮放管束空心環管殼式換熱器，由環形殼程入口段、軸向流段和環形殼程出口段三段組成，主要包括殼體、空心環網板、殼程入口氣流分布板、急擴加速流縮放管束、殼程流體出入口、上下管板、進出氣環套、進出氣周向切口、上下封頭和支座，它採用急擴加速流縮放管作為傳熱管，用空心環網板作為管間支承物，具有傳熱係數高，流體阻力小，設備材耗少，投資省，體積緊湊等優點。本實用新型適合於低密度、大體積流量及深度換熱的場合。
文檔編號F28F13/08GK2679631SQ200420015378
公開日2005年2月16日 申請日期2004年2月10日 優先權日2004年2月10日
發明者鄧先和, 張亞君 申請人:華南理工大學