一種螺旋折流翅管殼式換熱器的製作方法

2023-05-03 22:16:06

專利名稱：一種螺旋折流翅管殼式換熱器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種換熱管為螺旋折流翅管的管殼式換熱器。
背景技術：
管殼式換熱器是一種主流換熱器，據不完估計，石化工業在役換熱器中，80%以 上是管殼式換熱器。為組織殼程流體流動和支撐管束，傳統管殼式換熱器採用折
流板和折流杆,和近年開發的螺旋折流板。傳統折流板型管殼式換熱器的缺點是: 1.殼程流體垂直衝刷管束致使(1)與管內流體為錯流換熱，換熱效率差；(2) 殼程流體垂直衝刷管束，使殼程流體的流阻較大，(3)又要誘發管子振動，促成 管端與管板漲合處損壞；2.製造時對孔的同心精度要求高、穿管困難；3.管壁與 折流板孔接觸處易發生疲勞損壞。為解決管子震動問題，出現了折流杆型管殼式 換熱器，它的的缺點是殼程流體的流徑太短，殼程流體換熱不充分。1986年， 在捷克公開了第一個螺旋折流板換熱器專利，由於加工困難，至1994年才由ABB LIMA'S公司實現了製造，並相繼在歐美各國得到應用。我國從上世紀末開始引 進，形成了一些改進的專利，並在不少領域內得到應用，顯示了螺旋折流板換熱 器具有壓降小，換熱係數髙，運行費用低，節能增產效果等優點。但是，採用傳 統的機械加工方法在螺旋折流板上加工數量多、精度高的斜孔十分困難。需要採 用加工費用昂貴的數控工具機加工。這就成為制約螺旋折流板式換熱器推廣應用的 瓶頸。螺旋折流板換熱器的殼程流體的壓降雖較傳統的折流板換熱器要小些，但 耍多次穿過管束(每一個螺距穿過一次)，故壓降還不是最小的。 發明內容
為克服上述缺點，本實用新型提供了一種螺旋折流翅管殼式換熱器，它是由 殼體、殼體法蘭、封頭、管板、管箱、換熱管和兩種流體進出口所組成。和傳統 管殼式換熱器一樣有多種型式。其特徵在於用螺旋折流翅管替代傳統管殼式換 熱器的換熱管，在每根換熱管外有螺旋折流翅，其作用有1.使殼^i流體成螺旋 流並與管程流體呈逆向流動，螺旋流軌跡的中心線和換熱管的中心線重合2. 擴展二次換熱面3.支撐管子成為管束，為防止殼程流體短路，設置有擋板或套 管。為強化管程給熱，在管內亦可設置螺旋折流翅杆內插物。以下結合附圖對本發明作進一步說明。
圖l是單頭管外螺旋折流翅管結構示意圖，圖2


圖1A-A視圖，圖3是管外 多頭螺旋折流翅管結構示意圖，圖4是圖3A-A視圖，圖5是單頭管內螺旋折流 翅杆結構示意圖，圖6是圖5A-A視圖，圖7是固定管板的螺旋折流翅管殼式換 熱器結構示意圖，圖8是圖7的A-A剖面圖，圖9是具浮頭且管內外都有螺旋折 流翅的管殼式換熱器結構示意圖，
圖10是圖9的A-A剖面圖。圖中l基管，2 管外嫘旋折流翅，3管內嫘旋折流翅杆，4封頭，5.管板，6.擋板，7.拉杆，8. 定位套管，9.套管，IO.套管管板，ll.殼體，12.殼體法蘭，13.浮頭。
具體實施方式

圖1是單頭管外螺旋折流翅管結構示意圖，圖2
圖1A-A視圖，在基管l的 外壁上採用纏繞、焊接或軋制等加工工藝製成螺旋折流翅2，其材料可以是基管 的同種材料，也可以是異種材料，應根據使用條件和加工工藝因地制宜的選擇。為擴展二次換熱面，可採用多頭嫘旋折流翅，圖3是管外多(4)頭螺旋折流翅 管結構示意圖。圖4是圖3A-A視圖。為強化管程給熱，在管內可設置螺旋折流 翅杆內插物。圖5是單頭管內嫘旋折流翅杆結構示意圖，圖6是圖5A-A視圖， 同樣，為擴展二次換熱面，螺旋折流翅杆亦可採用多頭結構。內螺旋折流翅杆和 基管1內壁有兩種配合方式，當工藝要求要儘量擴展二次換熱面和提高管程給熱 係數時，應採用緊配合；當管程流體結垢傾向嚴重，則應採用松配合，以便將內 螺旋折流翅杆從基管內抽出後除垢。圖7是具固定管板的螺旋折流翅管殼式換熱 器結構示意圖，圖8是圖7的A-A剖面圖。冷流體由進口管進，經管箱，走管程, 經另-'端管箱匯集後，由出口管外排。熱流體由進口管進，經外導流(z亦可不用 這種結構)，穿過管束的端部，走殼程，在每根換熱管外的螺旋折流翅的導流下， 平行、多股(和換熱管等量)地走的螺旋道。平行、多股的嫘旋流，極大的促成 殼程流體的攪動，從而提高了殼程給熱係數。為防止殼程流體短路，沿管長方向 設置了若千個擋板6，它們用拉杆7，定位套管8固定。殼程流體在管束的另一 端穿過管束，由出口管外排。另一種防止殼程流體短路的結構，是在螺旋折流翅 片管的外面再套上套管9和套管管板10 (參見圖9)。圖9是具浮頭且管內外都 有嫘旋折流翅的管殼式換熱器結構示意圖，
圖10是圖9的A-A剖面圖。冷流體 由進口管進，經管箱，走管程，經另一端浮頭13折回，再經管箱最後由出口管 外排。為強化管程給熱，在管內設置了螺旋折流杆3，前已述及，它和基管內壁 有兩種配合方式，當工藝要求要儘量擴展二次換熱面和提高管程給熱係數時，應 採用緊配合；當管程流體結垢傾向嚴重，則應採用松配合，以便將內螺旋折流翅 杆從基管內抽出除垢。熱流體由進口管進，經外導流(亦可不用這種結構)，穿 過管束的端部，走殼程，在每根換熱管外的嫘旋折流翅的導流下，在管束間形成 了平行、多股螺旋流，極大的促成殼程流體的攪動，從而提高了殼程給熱係數。 為防止殼程流體短路，在每根螺旋折流翅片管外加上套管9，在它的兩端有套管 管板IO。殼程流體在管束的另一端穿過管束，由出口管外排。
本實用新型的有益效果是，克服了螺旋折流板加工難的瓶頸，降低了加工費 用。殼程流體只需在兩管端穿過管束，克服了螺旋折流板多次穿過管束的缺點， 使殼程流體的壓降更小，降低了運行費用。平行、多股的螺旋流強化了殼程流體 的攪動，增強了殼程給熱。螺旋流有自潔作用，弱化了結垢傾向。其基本結構與 傳統的管殼式換熱器完全相同，可以套用管殼式換熱器成熟的設計規範和製造工 藝，而熱工效率較高。
權利要求1. 一種螺旋折流翅管殼式換熱器，是由殼體、殼體法蘭、封頭、管板、管箱、換熱管束、密封墊圈和兩種流體進出口所組成，其特徵在於用螺旋折流翅管替代傳統管殼式換熱器的換熱管，螺旋折流翅有單頭和多頭，殼體內的管束是由若干根螺旋折流翅管漲、焊在兩塊管板上而成。
2. —種如權利要求1所述的螺旋折流翅管殼式換熱器，其特徵在於螺旋折流翅 管殼式換熱器還設置有擋板或者套管，擋板用拉杆和定位套管固定，而套管則用 兩端的套管管板固定。
3. —種如權利要求1所述的螺旋折流翅管殼式換熱器，其特徵在於為強化管 程給熱和便於清垢，可在管內內插螺旋折流翅扦，螺旋折流翅杆有單頭和多頭兩 種。
4. 一種如權利要求1所述的螺旋折流翅管殼式換熱器，其特徵在於螺旋折流 杆和基管內壁有緊配和松配兩種配合方式。
專利摘要本實用新型涉及一種換熱管為螺旋折流翅管的管殼式換熱器。它是由殼體、殼體法蘭、封頭、管板、管箱、換熱管和兩種流體進出口所組成。和傳統管殼式換熱器一樣有多種結構型式。其特徵在於用螺旋折流翅管替代傳統管殼式換熱器的換熱管，在每根換熱管外有螺旋折流翅，根據需要，在管內可設置螺旋折流杆。為防止殼程流體短路，設置有擋板或套管。本實用新型的有益效果是，克服了螺旋折流板加工難的瓶頸，降低了加工費用。殼程流體只需在兩管端穿過管束，克服了螺旋折流板多次穿過管束的缺點，使殼程流體的壓降更小，降低了運行費用。平行、多股的螺旋流強化了殼程流體的攪動，增強了殼程給熱，能顯著提高總傳熱係數，螺旋流有自潔作用，弱化了結垢傾向。其基本結構與傳統的管殼式換熱器完全相同，可以套用管殼式換熱器成熟的設計規範和製造工藝，而熱工效率較高。
文檔編號F28D7/12GK201314800SQ20082018604
公開日2009年9月23日 申請日期2008年10月30日 優先權日2008年10月30日
發明者吳植仁 申請人:吳植仁