曲面螺旋折流板換熱器的製作方法
2023-06-01 18:55:11 1
專利名稱：曲面螺旋折流板換熱器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及在石油化工等領域使用的管殼式換熱器，特別是螺旋折流板換熱器。
背景技術：
以往常規的管殼式換熱器的折流板為弓形折流板。由於流體在折流板之間曲折運動，反覆改變流動方向，並在折流板邊緣處引起流體分離，致使產生過高的流體阻力，耗能較大。近年來出現的由半橢圓形平面板或準扇形平面板外加三角形阻流板組成的改良型螺旋折流板換熱器，在一定程度上克服了弓形折流板的某些缺點。由於它是由幾塊平面板搭接而成的，為防止流體短路，相接之處須有三角形板相連，即所說的阻流板。由於阻流板平面與流體流動方向近乎垂直，流體正向衝擊阻流板時造成反壓，與弓形折流板的反壓相似，這將消耗大量的能量，使換熱器傳熱和阻力綜合性能下降。目前在石油化工領域，管殼式換熱器約佔煉化設備的百分之三十，因此降低換熱器的能源消耗已成為當務之急。
發明內容本實用新型的目的是提供一種不存在阻流板，殼程中流體呈連續栓塞狀螺旋流動(P1ug Flow)，沒有傳熱死區，壓力損失小，傳熱效率高的曲面螺旋折流板換熱器。本實用新型採用的技術方案是曲面螺旋折流板換熱器包括管殼、傳熱管、螺旋折流板和管板，其中螺旋折流板為曲面螺旋葉片，它由光滑連續的曲面構成；管殼中心有貫穿折流板的中心管，中心管固定在兩端管板上。
本實用新型由於不存在阻流板，流體在螺旋折流板中呈連續柱塞狀螺旋流動，阻力小，能源消耗低，在能源日趨緊張的今天更有其實用價值。由於流體在螺旋通道內暢通無阻而不易結垢，節省了許多維修清理時間和費用。
圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為曲面螺旋折流板結構示意圖；圖3為一個螺距由四塊曲面板對接的示意圖；圖4為一個螺距由四塊曲面板搭接的示意圖；圖5為曲面螺旋折流板一個螺旋的展開下料圖；圖6為螺旋面的導程與螺旋角之間幾何關係的示意圖；圖7為曲面螺旋折流板換熱器的製造工藝流程圖；圖8、圖9、圖10為一個螺距1/4塊螺旋折流板正投影圖；圖中D為換熱器殼體的公稱直徑；D1為曲面螺旋折流板外徑；d為中心管外徑；p為曲面螺旋折流板螺距；
α為曲面螺旋折流板的螺旋升角(5°＜α＜45°)；C1為曲面螺旋折流板外徑與殼體之間隙(10mm≤C1≤25mm)；具體實施方式
如前所述，既然曲面螺旋折流板換熱器有這麼多好處，為什麼沒有得到推廣，而又絞盡腦汁地研究出由橢圓形平面板或準扇形平面板加三角形阻流板組成的擬螺旋折流板換熱器呢？原因是曲面螺旋折流板技術實施難度較大，一度曾被人視為不可逾越的難關。而本實用新型就是在解決了切實可行的加工工藝方法的前提下提出來的。
曲面螺旋折流板換熱器包括管板1、殼體2、支持板3、定位管5、傳熱管束6、中心管7和螺旋折流板8，殼體2上有介質進出口4，定位管5中裝有固定拉杆9，中心管7固定在兩管板1上，螺旋葉片裡口點焊在中心管7上。螺旋折流板8可由多塊曲面板構成，一個螺距的螺旋葉片由S塊曲面弧形板組成，S為大於2的自然數，公稱直徑在1200mm以下的選S＝4為最佳。每兩塊曲面螺旋板之間的連接方式可為對接或搭接，搭接時需多鑽上一排孔。螺旋葉片外圓用固定拉杆9固定。其螺距靠定位管5控制。固定拉杆9兩端用螺母把緊在支持板3上。
曲面螺旋折流板的原理同螺旋輸送器中的絞龍和傳動系統中的絲杆相似。設螺旋面的外徑為D1，中心管外徑為d，當螺旋角α確定後，螺旋面的外周螺距為P＝πD1tgα，導程長L＝πD1/cosα，在心軸中心管上螺旋面內周的螺距p與外周的螺距P相等。因而在中心管上螺旋面內周的螺旋角α1應為tgα1＝P/(πd)＝(D1/d)tgα，其導程l＝πd/cosα，其幾何關係如圖6。
根據石油化工工藝設計之要求，曲面螺旋折流板其旋向可為左旋或右旋，可為單頭或雙頭。
曲面螺旋折流板的材質可根據流體的腐蝕性能而選擇。
傳熱管直徑可為25mm或19mm。管孔的排列可為正方形排列、正方形斜轉45°排列或正三角形排列。
曲面螺旋折流板換熱器的製造工藝流程(見圖7)1、利用解析法求得一個螺旋的展開下料圖(見圖5)設一個螺旋的外周展開長為L；一個螺旋的內周展開長為 l；螺旋折流板的葉片高度為 a；展開料的內圓半徑為 r；展開料的缺口角度為 α0；展開料的缺口外端距離為 C；螺旋折流板外徑為D1；中心管外徑為d；螺旋升角為 α；螺旋折流板的螺距為 P。
L=(D1)2+P2]]>
l=(d)2+P2]]>a=12(D1-d)]]>r=laL-l]]> C＝2(r+α)sinα2、一個螺旋下料後在與中心管等徑的芯管上熱煨成型，用薄刀片等分切割成單片。
3、周邊打磨。
4、將6～8塊板壓合後點焊在一起。
5、壓合後的板塊放入鑽模鑽孔。鑽模鑽孔的關鍵是控制相鄰孔距誤差和孔距的累計誤差，否則將給穿管工作帶來困難。
6、鑽孔後磨掉焊點，單塊倒角清除毛刺。
7、組對要在胎具上進行，控制管束的平直度，支撐板、管板面應與中心管相垂直。
權利要求1.一種曲面螺旋折流板換熱器，它包括管殼(2)、傳熱管(6)、螺旋折流板(8)和管板(1)，其特徵是螺旋折流板(8)為曲面螺旋葉片，它由光滑連續的曲面構成；管殼中心有貫穿折流板(8)的中心管(7)，中心管(7)固定在兩端管板(1)上。
2.根據權利要求1所述的曲面螺旋折流板換熱器，其特徵是螺旋折流板(8)葉片由多塊曲面板構成。
3.根據權利要求2所述的曲面螺旋折流板換熱器，其特徵是螺旋折流板(8)一個螺距的曲面板為4塊。
4.根據權利要求2或3所述的曲面螺旋折流板換熱器，其特徵是構成螺旋折流板(8)葉片的曲面板之間為對接。
5.根據權利要求2或3所述的曲面螺旋折流板換熱器，其特徵是構成螺旋折流板(8)葉片的曲面板之間為搭接。
專利摘要本實用新型公開了一種曲面螺旋折流板換熱器，它包括管殼、換熱管束、螺旋折流板和管板，其中螺旋折流板為曲面螺旋葉片，它由光滑連續的曲面構成；管殼中心有貫穿折流板的中心管，中心管固定在兩端管板上。本實用新型由於不存在阻流板，流體在螺旋折流板中呈連續柱塞狀螺旋流動，阻力小，能源消耗低，在能源日趨緊張的今天更有其實用價值。由於流體在螺旋通道內暢通無阻而不易結垢，節省了許多維修清理時間和費用。
文檔編號F28F9/22GK2630784SQ0321405
公開日2004年8月4日 申請日期2003年7月15日 優先權日2003年7月15日
發明者陳世醒, 趙亮 申請人:陳世醒, 趙亮