脈動流強化傳熱換熱器的製作方法
2023-05-02 12:29:01
專利名稱：脈動流強化傳熱換熱器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種管殼式換熱器，具體的是涉及一種利用脈動流發生器產生壓力脈動 流以強化傳熱的脈動流強化傳熱換熱器。
背景技術：
目前工業生產中，各類換熱器被廣泛應用來進行熱交換，其中以管殼式換熱器應用最為 普遍。為了提高換熱器的換熱係數，科技工作者們從表面結構強化、插入物擾動強化、振動 強化、電場強化等多個方面展開了研究，此類強化目前以結構強化技術應用最為廣泛，插入 物強化主要以插入絲帶擾動為主，流體流動以恆壓流(俗稱平流)為主，如何利用有規律的流 體壓力脈動來增強傳熱效果的研究並不多，也未見提出具體有效的結構形式。 發明內容
本實用新型所要解決的問題是針對上述現有技術而提出一種脈動流強化傳熱換熱器，其 能夠有效地利用流動壓力脈動變化增強擾動以強化傳熱，同時具有擾動除街的作用。
本實用新型為解決上述提出的問題所採用解決方案為脈動流強化傳熱換熱器，包括有 殼體、上下封頭、管板和換熱管，所述的殼體的兩端分別經由管板與上下封頭相連接，換熱 管的上下兩端分別固定在管板上，其特徵在於設置在殼體上的殼程入口與一個脈動流發生器 出口相連接，設置在封頭上的管程入口則與另一個脈動流發生器出口相連。
按上述方案，所述的換熱管為長圓管換熱管，長圓管換熱管入水口端面上安置有彈簧懸 架，激振彈簧一端懸掛在彈簧懸架上，激振彈簧另一端屬自由端且擺放在長圓管換熱管的出 水口附近。
按上述方案，所述的換熱管為波節管換熱管，波節管換熱管入水口端面與出水口端面上 分別安置有彈簧懸架，波節式激振彈簧的兩端則分別懸掛在兩個彈簧懸架上，且波節式激振 彈簧的波節距等于波節管換熱管的波節距。
按上述方案，所述的激振彈簧的共振頻率與脈動流發生器所產生的脈動流壓力脈動頻率 一致或趨於一致。
按上述方案，所述的波節式激振彈簧的共振頻率與脈動流發生器所產生的脈動流壓力脈
動頻率一致或趨於一致。
本實用新型工作原理是對殼程而言，殼程入口處的脈動流發生器輸出壓力脈動流，直 接流入殼程中後，流體壓力的脈動變化必然導致殼程中流體湍流化增強，從而使傳熱得到強 化，同時流體壓力的脈動變化對於殼體內壁面的垢層產生剝蝕作用，達到抑坭和除坭的效果；對管程而言，管程入口處的脈動流發生器輸出壓力脈動流經由封頭流入各個換熱管中後，一 方面流體壓力的脈動變化直接導致管程中流體湍流化增強，達到強化傳熱、抑垢及除垢目的， 另一方面，對於安裝了激振彈簧或波節式激振彈簧的換熱管，流體壓力的脈動還會誘飛彈簧 發生共振或趨於共振，彈簧的振動作用於管程流體形成二次擾動可進一歩增強管程中流體的 湍流化程度，換熱得到進一步強化，除垢和抑垢效果將更加明顯。 本實用新型主要優點在於
在普通管殼式換熱器上通過管道接頭接入兩個脈動流發生器、在換熱管內懸掛激振彈簧 等簡單結構形式的改進，即可實現換熱器的良好強化傳熱、抑垢、除坊效果，結構簡單，易 於實現。
圖1為本實用新型的結構示意圖。
圖2為加裝有激振彈簧的脈動流強化傳熱換熱器的結構示意圖。 圖3為圖2中換熱管A向放大視圖。
圖4為加裝有波節式激振彈簧的脈動流強化傳熱換熱器的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步的說明。
在圖1中，脈動流強化傳熱換熱器主要由殼體5、上下封頭(6、 12)、管板8、換熱管3、 脈動流發生器(1、 11)等組成，其中殼體5的兩端分別經由管板8與上下封頭(6、 12)相 連接，換熱管的上下兩端分別固定在管板上，設置在殼體上的殼程入口 2與一個脈動流發生 器l出口相連接，設置在封頭6上的管程入口7則與另一個脈動流發生器11出口相連。通過 泵輸送的恆壓殼程流體、管程流體首先進入各自的脈動流發生器，如圖中箭頭方向所示，被 轉化成壓力脈動流後流出，再分別流進殼程入口2、管程入口7。 一般情況下脈動流強化傳熱 換熱器的換熱管3採用普通的長圓管形式。
為了更好地發揮脈動流發生器所產生的脈動流強化傳熱效果，如圖2-3中所示，在長圓 管換熱管3中加裝激振彈簧4，具體安裝方法是，長圓管換熱管3入水口端面上安置一個彈 簧懸架13，激振彈簧4一端懸掛在彈簧懸架上，激振彈簧4另一端屬自由端且擺放在換熱管 3的出水口附近，激振彈簧4的共振頻率與脈動流發生器11所產生的脈動流壓力脈動頻率保 持一致或趨於一致，以期使得激振彈簧4達到良好的共振效果，從而取得更好的擾動強化傳 熱和除垢目的。
如圖4所示，脈動流強化傳熱換熱器的換熱管亦可採用波節管換熱管3，同吋在波節管換熱管3中安裝波節式激振彈簧4，且波節式激振彈簧4的波節距等于波節管換熱管3的波 節距，波節式激振彈簧4的具體安裝方法是，波節管換熱管3入水口端面與出水口端面上分 別安置彈簧懸架，激振彈簧4兩端則分別懸掛在兩個彈簧懸架，且保持波節式激振彈簧4的 波節位置IH好對應波節管換熱管3的波節位置，波節式激振彈簧4的共振頻率與脈動流發生 器11所產生的脈動流壓力脈動頻率保持一致或趨於一致，以期使得波節式激振彈簧4達到良 好的共振效果，從而取得更好的擾動強化傳熱和除垢目的。
殼程流體首先進入脈動流發生器1，被轉化成壓力脈動流後流出，然後流進殼程入口 2 進入殼體後由殼程出口 9流出；管程的流體先進入脈動流發生器ll，被轉化成壓力脈動流後 流出，然後流進管程入口 7進入封頭6內，在封頭6中進入換熱管3後，再從換熱管3中流 出到另一端的封頭12中，最後由管程出口10流出；管程與殼程中流體流動的方向如圖中箭 頭標示方向。
權利要求1、脈動流強化傳熱換熱器，包括有殼體(5)、上下封頭(6、12)、管板(8)和換熱管(3)，所述的殼體的兩端分別經由管板與上下封頭相連接，換熱管的上下兩端分別固定在管板上，其特徵在於設置在殼體上的殼程入口與一個脈動流發生器(1)出口相連接，設置在封頭上的管程入口則與另一個脈動流發生器(11)出口相連。
2、 按權利要求1所述的脈動流強化傳熱換熱器，其特徵在於所述的換熱管為長圓管換熱 管，長圓管換熱管入水口端面上安置有彈簧懸架(13),激振彈簧(4) 一端懸掛在彈簧懸架 上，激振彈簧另一端屬自由端且擺放在長圓管換熱管的出水口附近。
3、 按權利要求1所述的脈動流強化傳熱換熱器，其特徵在於所述的換熱管為波節管換熱 管，波節管換熱管入水口端面與出水口端面上分別安置有彈簧懸架，波節式激振彈簧的兩端 則分別懸掛在兩個彈簧懸架上，且波節式激振彈簧的波節距等于波節管換熱管的波節距。
4、 按權利要求2所述的脈動流強化傳熱換熱器，其特徵在於所述的激振彈簧的共振頻率 與脈動流發生器所產生的脈動流壓力脈動頻率一致或趨於一致。
5、 按權利要求3所述的脈動流強化傳熱換熱器，其特徵在於所述的波節式激振彈簧的共 振頻率與脈動流發生器所產生的脈動流壓力脈動頻率一致或趨於一致。
專利摘要本實用新型涉及一種管殼式換熱器，具體的是涉及一種利用脈動流發生器產生壓力脈動流以強化傳熱的脈動流強化傳熱換熱器，包括有殼體、上下封頭、管板和換熱管，所述的殼體的兩端分別經由管板與上下封頭相連接，換熱管的上下兩端分別固定在管板上，其特徵在於設置在殼體上的殼程入口與一個脈動流發生器出口相連接，設置在封頭上的管程入口則與另一個脈動流發生器出口相連。本實用新型主要優點在於在普通管殼式換熱器上通過管道接頭接入兩個脈動流發生器、在換熱管內懸掛激振彈簧等簡單結構形式的改進，即可實現換熱器的良好強化傳熱、抑垢、除垢效果，結構簡單，易於實現。
文檔編號F28D1/053GK201429364SQ20092008352
公開日2010年3月24日 申請日期2009年1月21日 優先權日2009年1月21日
發明者吳豔陽, 喻九陽, 徐建民, 俠 楊, 王成剛, 燕 羅, 鄭賢中, 馬季紅 申請人:武漢工程大學