一種連續螺旋折流板u型管式換熱器的製造方法
2023-06-16 16:08:06
一種連續螺旋折流板u型管式換熱器的製造方法
【專利摘要】一種連續螺旋折流板U型管式換熱器，包括殼體，殼體上設有殼側進口和殼側出口，殼體的一端與封頭相連，殼體的另一端設有管板，管板與管箱相連，管箱上設有管側進口和管側出口；殼體的軸線上設有中心管，中心管的一端固定在管板上，另一端通過設置在殼體內的固定件固定；連續螺旋折流板纏繞在中心管的外壁上，且其外沿與殼體的內壁面相接觸；若干根U型換熱管穿在連續螺旋折流板的板孔上並與管箱相連通。本實用新型能夠使連續螺旋折流板與U型換熱管配合使用，解決了連續螺旋折流板直列管式換熱器在大溫差條件下，管板與管束線膨脹程度不一致所導致的管板與管束鬆脫問題，大大擴展了連續螺旋折流板管殼式換熱器的應用範圍。
【專利說明】一種連續螺旋折流板U型管式換熱器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於換熱器領域，涉及一種在石油、化工、能源、電力、冶金、製冷等工業中使用的管殼式換熱器，具體涉及一種連續螺旋折流板U型管式換熱器。
【背景技術】
[0002]傳統管殼式換熱器中最普遍應用的是弓形折流板，由於其存在阻力大、有流動滯止區、易結垢、振動條件下易失效等缺陷，近年來逐漸被螺旋折流板取代。與傳統弓形折流板換熱器比較，螺旋折流板換熱器的殼側阻力降低，傳熱係數較高，管束不易振動，介質在殼側流動不易積垢，使用中可以高效率長周期運行。
[0003]目前市場上主要採用的非連續螺旋折流板是由4塊扇形平板組成的近似螺旋曲面(見專利US6827138)，結果往往與理想的螺旋曲面相去甚遠，兩塊扇形折流板搭接處存在三角區，有嚴重的洩漏流問題，影響換熱器的換熱性能。後來有學者在解決了加工難題的基礎上提出了連續螺旋折流板(見專利ZL200510043033.5)，殼側流體呈理想螺旋運動，克服了非連續螺旋折流板的洩漏流問題，有效提高了換熱性能。
[0004]但在實際使用過程中發現，目前僅有直列管固定管板式連續螺旋折流板換熱器，對於各行各業中經常遇到的大溫差換熱情況下，管束與管板的線膨脹程度不一致，容易導致管束與管板鬆脫的問題，這就大大限制了連續螺旋折流板的優越性能在更廣泛的應用領域內發揮優勢。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在於提供一種連續螺旋折流板U型管式換熱器，使得連續螺旋折流板管殼式換熱器能夠應用到大溫差換熱的情況下、緩解熱應力。
[0006]為達到上述目的，本實用新型採用以下技術方案:
[0007]—種連續螺旋折流板U型管式換熱器,包括殼體,殼體上設有殼側進口和殼側出口，殼體的一端與封頭相連，殼體的另一端設有管板，管板與位於殼體外部的管箱相連接，管箱上設有管側進口和管側出口 ；殼體的軸線上設有中心管，中心管的一端固定在管板上，中心管的另一端通過設置在殼體內的固定件固定；連續螺旋折流板纏繞在中心管的外壁上，且連續螺旋折流板的外沿與殼體的內壁面相接觸；若干根U型換熱管穿過連續螺旋折流板上的板孔後與管板相連並與管箱相連通。
[0008]所述的管箱內設有隔擋，將管箱分隔為進口側管箱和出口側管箱，管側進口與進口側管箱相連通，管側出口與出口側管箱相連通#型換熱管的一個開口與管板相連並與進口側管箱相連通，另一個開口與管板相連並與出口側管箱相連通。
[0009]所述的中心管的一端嵌入管板中心處開設的槽中，使中心管的一端固定在管板上；所述的固定件為頂圈，頂圈同時與殼體和中心管的另一端相連接，通過頂圈將中心管的另一端固定在殼體內，從而將中心管固定在殼體的軸線上。
[0010]所述的頂圈由同心的內圈和外圈組成，內圈套裝固定在中心管上，外圈固定在殼體的內壁上，內圈和外圈通過直杆連接。
[0011]所述的直杆垂直於U型換熱管所在的平面，且U型換熱管的U型彎頭部分和連續螺旋折流板分別位於頂圈的兩側。
[0012]相對於現有技術，本實用新型具有以下有益效果:
[0013](I)利用管板和固定件的配合，解決了中心管的固定問題，使得連續螺旋折流板能夠纏繞設置在中心管外與殼體內的空間中，而且U型換熱管穿過連續螺旋折流板，其固定端(開口)固定在管板上並與管箱連通，其自由端為U型彎頭設計，從而使得連續螺旋折流板可以與U型換熱管配合使用，多根U型換熱管形成U型換熱管束，在大溫差換熱情況下，U型換熱管束中每個U型換熱管的U型彎頭可以在殼體內自由伸縮，從而大大降低和緩解熱應力，防止U型換熱管束與管板鬆脫，解決了連續螺旋折流板直列管式換熱器在大溫差條件下，管板與管束線膨脹程度不一致，從而導致的管板與管束鬆脫問題，使得連續螺旋折流板管殼式換熱器能夠應用到大溫差換熱的情況中，擴大連續螺旋折流板管殼式換熱器的適用範圍。
[0014](2)連續螺旋折流板在中心管和殼體之間形成理想螺旋通道，流體流動完全沒有死區，也不存在三角區洩漏流，從而加強流體縱向混合，使湍流強度大幅增加，同時湍流徑向分布更加均勻，從而增強換熱，同時流動阻力也會相應減小。另外，由於沒有流動死區，殼側不易積垢，可以保證長周期高效率運行。
[0015]進一步地，本實用新型中用於固定中心管的固定件為頂圈，頂圈由同心的內圈和外圈組成，內圈套裝固定在中心管上，外圈固定在殼體的內壁上，內圈和外圈通過直杆連接，從而能夠很好的將中心管的一端固定在殼體內的軸線上，而且安裝頂圈時使直杆垂直於U型換熱管所在的平面，這樣不會影響U型彎頭的自由伸縮。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是連續螺旋折流板U型管式換熱器的裝配示意圖；
[0017]圖2是頂圈的結構示意圖；
[0018]其中:1為殼體，2為管板，3為管箱，4為封頭，5為殼側進口，6為殼側出口，7為管側進口，8為管側出口，9為中心管，10為頂圈，11為U型換熱管，12為連續螺旋折流板，13為內圈，14為外圈，15為直杆。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本實用新型進行詳細說明。
[0020]參見圖1和圖2，本實用新型提供的連續螺旋折流板U型管式換熱器，包括殼體1，殼體I上設有殼側進口 5和殼側出口 6，殼體I的一端與封頭4相連，殼體I的另一端設有管板2，管板2與位於殼體I外部的管箱3相連接，管箱3上設有管側進口 7和管側出口 8 ；管箱3內設有隔擋，將管箱3分隔為進口側管箱和出口側管箱，管側進口 7與進口側管箱相連通，管側出口 8與出口側管箱相連通。殼體I的軸線上設有中心管9，中心管9的一端嵌入管板2中心處開設的槽中一定深度，使中心管9的一端通過管板2固定；中心管9的另一端通過設置在殼體I內的頂圈10固定；頂圈10同時與殼體I和中心管9的另一端相連接，頂圈10由同心的內圈13和外圈14組成，內圈13套裝固定在中心管9上，外圈14固定在殼體I的內壁上，內圈13和外圈14通過兩根直杆15連接,且兩根直杆15位於同一條直線上，從而將中心管9固定在殼體I的軸線上。連續螺旋折流板12設置在中心管9和殼體I之間，連續螺旋折流板12纏繞在中心管9的外壁上，且連續螺旋折流板12的外沿與殼體I的內壁面相接觸。若干根U型換熱管11組成的U型換熱管束穿在連續螺旋折流板12的板孔上；相鄰的U型換熱管11所在的平面互相平行；每根U型換熱管11包括兩個直管段部分和一個U型彎頭部分，通過U型彎頭部分將兩個直管段相連通；每根U型換熱管11的一個直管段部分上的開口與管板2相連並與進口側管箱相連通，另一個直管段部分上的開口與管板2相連並與出口側管箱相連通。連續螺旋折流板12的相鄰兩板間設有用於固定其板間距的定位管，且定位管套裝在U型換熱管11的直管部分上。安裝頂圈10時使直杆垂直於U型換熱管11所在的平面，並使U型換熱管11的U型彎頭部分和連續螺旋折流板12分別位於頂圈10的兩側。
[0021]本實用新型提供的連續螺旋折流板U型管式換熱器在工作時，介質I經由殼側進口 5進入殼體I內部，沿著連續螺旋折流板12流動，再經由殼側出口 6流出；介質II從管箱3下部對應的管側進口 7進入，沿著U型換熱管11流動，再從與管箱3上部對應的管側出口 8流出；介質I和介質II通過U型換熱管11的壁面完成熱量交換。
【權利要求】
1.一種連續螺旋折流板U型管式換熱器，其特徵在於:包括殼體(1)，殼體(I)上設有殼側進口(5)和殼側出口(6),殼體(I)的一端與封頭(4)相連,殼體(I)的另一端設有管板(2)，管板(2)與位於殼體(I)外部的管箱(3)相連接，管箱(3)上設有管側進口(7)和管側出口⑶；殼體⑴的軸線上設有中心管(9)，中心管(9)的一端固定在管板(2)上，中心管(9)的另一端通過設置在殼體(I)內的固定件固定；連續螺旋折流板(12)纏繞在中心管(9)的外壁上，且連續螺旋折流板(12)的外沿與殼體⑴的內壁面相接觸；若干根U型換熱管(11)穿過連續螺旋折流板(12)上的板孔後與管板(2)相連並與管箱(3)相連通。
2.根據權利要求1所述的連續螺旋折流板U型管式換熱器，其特徵在於:所述的管箱(3)內設有隔擋，將管箱(3)分隔為進口側管箱和出口側管箱，管側進口(7)與進口側管箱相連通，管側出口(8)與出口側管箱相連通；U型換熱管(11)的一個開口與管板(2)相連並與進口側管箱相連通，另一個開口與管板(2)相連並與出口側管箱相連通。
3.根據權利要求1或2所述的連續螺旋折流板U型管式換熱器，其特徵在於:所述的中心管(9)的一端嵌入管板(2)中心處開設的槽中，使中心管(9)的一端固定在管板(2)上；所述的固定件為頂圈(10)，頂圈(10)同時與殼體(I)和中心管(9)的另一端相連接，通過頂圈(10)將中心管(9)的另一端固定在殼體(I)內，從而將中心管(9)固定在殼體(I)的軸線上。
4.根據權利要求3所述的連續螺旋折流板U型管式換熱器，其特徵在於:所述的頂圈(10)由同心的內圈(13)和外圈(14)組成，內圈(13)套裝固定在中心管(9)上，外圈(14)固定在殼體⑴的內壁上，內圈(13)和外圈(14)通過直杆(15)連接。
5.根據權利要求4所述的連續螺旋折流板U型管式換熱器，其特徵在於:所述的直杆(15)垂直於U型換熱管(11)所在的平面，且U型換熱管(11)的U型彎頭部分和連續螺旋折流板(12)分別位於頂圈(10)的兩側。
【文檔編號】F28F9/24GK204007233SQ201420390263
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月15日 優先權日:2014年7月15日
【發明者】王秋旺, 楊建鋒, 曾敏, 馮想紅 申請人:西安交通大學