安裝縱向渦發生器的螺旋半管傳熱夾套的製作方法
2023-06-20 23:45:16
安裝縱向渦發生器的螺旋半管傳熱夾套的製作方法
【專利摘要】安裝縱向渦發生器的螺旋半管傳熱夾套，涉及一種製藥、精細化工等領域反應、混合等設備的傳熱裝置。縱向渦發生器(3)先以一定規律、周期性螺旋排列焊接在夾套的換熱壁面上，其中換熱壁面可能為釜體(1)，也可能為螺旋半管(2)。然後螺旋半管(2)焊接在釜體(1)上。流體在本發明的夾套內流過時，由於管道的螺旋作用會產生二次流，同時流體掠過縱向渦發生器後會產生系列脫落渦旋，形成渦街。從而達到在較小流動阻力增加的情況下，較大幅度提高傳熱效率的目的。本發明結構簡單合理，傳熱效率高，可推廣使用。
【專利說明】安裝縱向渦發生器的螺旋半管傳熱夾套
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種應用在製藥、化工、印染等精細化工行業的反應、混合等設備的傳熱夾套裝置。特別是涉及一種安裝縱向渦發生器的螺旋半管傳熱夾套。
【背景技術】
[0003]反應釜是一種應用在製藥、印染、化工等行業的典型設備。反應釜內的溫度控制對產品質量至關重要，特別是對於醫藥和一些特殊化學產品的生產，因此反應釜內側或外側常常設置傳熱夾套，來移出或供給反應釜熱量。目前技術背景領域中，螺旋半管夾套應用廣泛。已有研究結果表明，螺旋半管夾套的強化傳熱主要是依靠螺旋通道中的二次流作用，而換熱面中心線附近受二次流影響弱，特別是高雷諾數條件下，換熱效果最差。若能夠採用某種強化傳熱方式，優化此處流場，則能夠較大幅度提高螺旋半管夾套的傳熱效率。因此就傳熱效果而言有必要對現有螺旋半管夾套進行改造，以提高其傳熱效率，對節約能源具有重要意義。
[0004]縱向渦發生器是一種有效的強化傳熱方法，與管內插入紐帶和螺旋線圈強化換熱原理不同，流體掠過縱向渦發生器時，會產生系列脫落渦旋，形成渦街，增強流體擾動，從而削薄或破壞邊界層，強化換熱。若在螺旋半管夾套換熱面中心線上周期性安裝縱向渦發生器，不僅改善了換熱面中心線附近的流場，而且在二次流和渦街的共同作用下，主流流體與換熱壁面附近流體的動量和熱量交換得到增強，可有效的強化傳熱。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於提供一種既能克服螺旋半管夾套在傳熱方面的缺點又能保留其優點的結構簡單的新型螺旋半管夾套，即安裝縱向渦發生器的螺旋半管傳熱夾套。新型螺旋半管夾套可以改善換熱面中心線附近流場分布，以較小的流動阻力增加為代價，獲得較大幅度傳熱效率的提高，以確保反應、混合等設備內的最佳溫度控制，提高產品質量。
[0006]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
安裝縱向渦發生器的螺旋半管傳熱夾套，所述夾套包括釜體、螺旋半管和縱向渦發生器；縱向渦流發生器以規律、周期性螺旋排列焊接在夾套換熱壁面上，與之成為一個整體；螺旋半管與釜體通過焊接方式連接；螺旋半管安裝在釜體外壁側，或安裝在釜體內壁側；安裝在外壁側時，釜體為換熱壁面；安裝在內壁側時，螺旋半管為換熱壁面；螺旋半管的橫截面為中心角180°的半圓形截面，或為任意中心角的弓形截面；縱向渦發生器的安裝，應沿著半管螺旋線周期性間斷安裝，沿螺旋線一個導程內至少安裝一個。
[0007]所述的安裝縱向渦發生器的螺旋半管傳熱夾套，縱向渦發生器形狀為矩形翅翼型、三角形翅翼型、圓柱型、橢圓柱型、水滴型、圓柱竹節型、水滴竹節型。
[0008]所述的安裝縱向渦發生器的螺旋半管傳熱夾套，縱向渦發生器的形狀、數目、安裝方式根據釜體的直徑、強化傳熱效果和流動阻力因素選配。
[0009]本發明的優點與效果:
1.本發明提出的安裝縱向渦發生器的螺旋半管夾套傳熱效率高，縱向渦發生器能使傳統螺旋半管夾套換熱面中心部位產生渦街，改善局域流場，增強流體的徑向流動和湍動程度，大大提聞傳熱效果；
2.本發明提出的安裝縱向渦發生器的螺旋半管夾套可以在流動阻力增加較小的情況下，獲得較大幅度傳熱效率的提聞；
3.本發明提出的安裝縱向渦發生器的螺旋半管夾套結構簡單，每個縱向渦發生器均採用焊接方式與夾套換熱壁面形成一個整體；
4.本發明提出的安裝縱向渦發生器的螺旋半管夾套適用的釜體直徑範圍廣，可用於製藥、精細化工領域，特別是醫藥和一些特殊化學產品的生產所用的反應釜設備；
5.本發明提出的安裝縱向渦發生器的螺旋半管夾套對於不同直徑釜體，可改變縱向渦發生器形狀、數目和排列方式，通過對結構的優化設計，實現最優強化傳熱。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明中夾套安裝在釜體外壁側時安裝縱向渦發生器的螺旋半管夾套示意圖；
圖2為本發明中夾套安裝在釜體內壁側時安裝縱向渦發生器的螺旋半管夾套示意圖；圖3為本發明中夾套安裝在釜體外壁側時安裝縱向渦發生器的螺旋半管夾套的橫截面圖；
圖4為本發明中夾套安裝在釜體內壁側時安裝縱向渦發生器的螺旋半管夾套的橫截面圖；
圖5為本發明中夾套安裝在釜體外壁側時縱向渦發生器安裝方式示意圖；
圖6為本發明中夾套安裝在釜體內壁側時縱向渦發生器安裝方式示意圖；
圖7為本發明縱向渦發生器結構示意圖。如⑷、㈦、(0)、⑷、(6)、⑴、⑷。
【具體實施方式】
[0011]下面參照附圖對本發明進行詳細說明。
[0012]如圖廣7所示:本發明提供的安裝縱向渦發生器的螺旋半管夾套由釜體1、螺旋半管2和縱向渦發生器3組成，夾套有下入口和上出口，也可有多個入口和出口。
[0013]新型螺旋半管夾套可安裝在釜體外壁側，如圖圖1所示，也可安裝在釜體內壁側，如圖圖2所示。
[0014]螺旋半管2的截面形狀可為中心角為180°的半圓形截面，也可為任意中心角的弓形截面。螺旋半管與釜體的連接方式為焊接，半管與半管間距應滿足焊縫要求。螺旋半管的焊接，可根據縱向渦發生器的安裝部位，進行分段焊接。
[0015]縱向渦發生器3採用焊接方式固定在夾套換熱壁面上。當夾套布置在釜體外壁側時，換熱面為釜體，縱向渦發生器焊接在釜體上，如圖圖3所示；當夾套布置在釜體內壁側時，換熱面為螺旋半管，縱向渦發生器焊接在螺旋半管壁面上，如圖圖4所示。
[0016]安裝縱向渦發生器時，應沿著螺旋半管的螺旋線周期性間斷安裝，相鄰渦發生器之間間隔角度為? 1為沿螺旋線一個導程內安裝的縱向渦發生器的個數。
[0017]縱向渦發生器可為翅翼型、圓柱型、橢圓柱型、水滴柱型、圓柱竹節型、水滴竹節型等，如圖7所示。
[0018]對於圓柱型、橢圓柱型、水滴柱型以及竹節柱型縱向渦發生器，其長度7可在獷之間優化選取，為半管半徑；平均寬度々應根據半管橫截面面積選取，以達到最優傳熱效果。
[0019]對於翅翼型縱向渦發生器，可改變渦發生器的尺寸和衝角13 ；可採用單一渦發生器結構也可採用成組渦發生器結構，以達到最優傳熱效果。
[0020]實施例一
在實施例一中，本發明提出的安裝縱向渦發生器的螺旋半管夾套包括反應釜釜體1、螺旋半管2和縱向渦發生器3。釜體直徑規格為￠2800^6皿。橫截面為半圓形的螺旋半管夾套布置在釜體外壁側，夾套換熱壁面為釜體。半圓管規格為￠100 節距140111111。縱向渦發生器預先周期性間斷的焊接在換熱壁面中心線上，沿螺旋線一個導程內安裝6個圓柱型縱向渦發生器，即間隔角6=60°，圓柱型縱向渦發生器高度為20皿，直徑為20皿。夾套管分段焊接在釜體外壁上。夾套工作時，在二次流和縱向渦街的共同作用下，進行強化傳熱。
[0021]實施例二
實施例二與實施例一基本相同，不同之處在於安裝縱向渦發生器的螺旋半管夾套安裝在反應釜釜體內壁側，螺旋半圓管為換熱壁面，圓柱型縱向渦流發生器安裝在螺旋半圓管壁面上。
【權利要求】
1.安裝縱向渦發生器的螺旋半管傳熱夾套，其特徵在於，所述夾套包括釜體(I)、螺旋半管(2)和縱向渦發生器(3);縱向渦流發生器(3)以規律、周期性螺旋排列焊接在夾套換熱壁面上，與之成為一個整體；螺旋半管與釜體(I)通過焊接方式連接；螺旋半管(2)安裝在釜體外壁側，或安裝在釜體內壁側；安裝在外壁側時，釜體(I)為換熱壁面；安裝在內壁側時，螺旋半管(2)為換熱壁面；螺旋半管的橫截面為中心角180°的半圓形截面，或為任意中心角的弓形截面；縱向渦發生器的安裝，應沿著半管螺旋線周期性間斷安裝，沿螺旋線一個導程內至少安裝一個。
2.根據權利要求1所述的安裝縱向渦發生器的螺旋半管傳熱夾套，其特徵在於，縱向渦發生器(3)形狀為矩形翅翼型、三角形翅翼型、圓柱型、橢圓柱型、水滴型、圓柱竹節型、水滴竹節型。
3.根據權利要求1所述的安裝縱向渦發生器的螺旋半管傳熱夾套，其特徵在於，縱向渦發生器的形狀、數目、安裝方式根據釜體的直徑、強化傳熱效果和流動阻力因素選配。
【文檔編號】F28F13/12GK104457393SQ201410668349
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月21日 優先權日:2014年11月21日
【發明者】李雅俠, 張靜, 張麗, 吳劍華 申請人:瀋陽化工大學