CN102042770A - 内外翅板式换热管组成的换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种内外翅板式换热管组成的换热器，能够应用于气液交换、液液交换、气气交换等化工、石化等行业的流体热量传递过程中。该换热器由封头(1)、管板(2)、挡板(3)、外壳(4)和内外翅板式换热管(5)等组成，内外翅板式换热管(5)由管子(9)、内外翅板和翅板支承柱(8)三部分组成，内外翅板和翅板支承柱以及管子内外壁之间成紧配合状态。翅板分内螺旋、外螺旋、内直翅、外直翅等几种情况，通过内、外翅板使换热管内外侧导热系数低的流体通过加快其在管内外的流速，提高其换热面积从而达到提高管内外传热效果的目的。该换热器具有热交换效率高，体积较小和成本较低等优点。

Description

内外翅板式换热管组成的换热器

技术领域

本发明涉及一种内外翅板式换热管组成的换热器，它主要由一种新型热交换管组成，能够应用于气液交换、液液交换、气气交换等化工、石化等行业的流体热量传递过程中。

背景技术

目前国内使用的换热器多为列管换热器和螺旋板换热器。它们的主要特点是管内外换热面积相等。这样当交换系数相差较大的交换介质在管内外进行热量交换时，由于其不平衡性而达不到理想的交换目的，换热效率相对较低。虽然现在有一种内展翅片式热交换管，它是采用加大导热系数低的一侧的换热面积，和暖气片的取暖原理一样，内部是水，外部加热的是空气，由于空气导热系数低故而加大其换热面积。由于它只是加强了管子内侧的换热面积，当外部也是导热系数低的介质时，传热效果就不太明显，故其适用范围较窄。

发明内容

为了克服现有的内展翅片式热交换管所存在的上述不足，本发明公布了一种内外翅板式换热管组成的换热器，它主要由一种新型热交换管组成，管内流体和管外流体通过换热管进行热量传递。内外翅板式换热管是一种具有强制提高管子内外表面热传递性能的新型高效的换热管。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在换热管的内外两侧同时增加翅板，通过内、外翅板使热交换管内外侧导热系数低的介质通过加快其在管内外的流速、提高其换热面积从而达到提高管内外传热效果的目的。对螺旋翅板来说，主要是加快螺旋翅板内外侧介质的流速，对直翅或其变形来说，主要是提高内外侧介质的换热面积，从而达到提高管内外的传热效果和热量平衡的理想状态。由于提高了热交换效率，从而使得冷却水温度提高，减少了冷却介质的用量，从而达到了降低操作成本的目的。

本发明所公布的内外翅板式换热管组成的换热器的主要技术内容是：介质导热系数高的一侧表面积小，流速慢，介质导热系数低的一侧表面积较大，流速较快。对于螺旋翅板介质在一定的长度内由于螺旋状前进提高了其运动速度，强化了介质导热系数低的一侧的传热效率，进而达到热交换的基本平衡。对于直翅板或其变形主要考虑的还是增大其换热面积和流体流动时呈湍动状态，同样强化了传热，达到热交换的基本平衡。本发明所公布的内外翅板式换热管组成的换热器，由于在换热管的内外侧采用螺旋型、直翅及其变形的波纹直翅或折线直翅，有效的提高了管内外的换热效果，因此内外翅板式换热管组成的换热器有着广泛的适用范围。

总的来说，本发明公布的内外翅板式换热管组成的换热器的主要特点为：

1、换热效率高，与传统的换热器相比提高3～8倍。

2、流体流动的阻力小，即压力降小。

3、结构紧凑、制造成本低。

4、便于安装、检修容易。

5、操作弹性大、可操作性好。

6、不宜堵塞、便于除垢。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为内外翅板式换热管组成的换热器的结构示意图。

图2为直翅板换热管的结构示意图。

图3为直翅板换热管的断面视图。

图4为内螺旋翅板换热管的结构示意图。

图5为内螺旋翅板的结构示意图。

图6为内螺旋翅板换热管的断面视图。

图中：1.封头，2.管板，3.挡板，4.外壳，5.内外翅板式换热管，6.外直翅板，7.内直翅板，8.翅板支承柱，9.管子，10.内螺旋翅板。

具体实施方式

如图1所示，内外翅板式换热管组成的换热器由封头(1)、管板(2)、挡板(3)、外壳(4)、内外翅板式换热管(5)组成。内外翅板式换热管由管子(9)、内外翅板(螺旋翅板、直翅及其变形直翅板)和翅板支承柱(8)组成。翅板支承柱位于管子中央起支承内翅板和隔断作用，内翅板在管子的内壁和支承柱上呈螺旋状或直线状或斜线状分布，内外翅板和翅板支承柱以及管子内外壁之间成紧配合状态。

如图2所示，直翅板换热管由外直翅板(6)、内直翅板(7)、翅板支承柱(8)和管子(9)组成。

如图4所示，内螺旋翅板换热管由翅板支承柱(8)、管子(9)和内螺旋翅板(10)组成。

本发明的技术效果在于：对于螺旋翅板来说，由于翅板的螺旋作用，使得流体在管子的直线长度内通过螺旋翅板加长了流体的运动距离，进而可成倍提高流体的流速，从而提高热交换效率。对于直翅板或其变形则通过增大流体的换热面积从而强化了传热。这样就可以大大的提高冷却介质的温度，降低被冷却介质的温度。从而达到了节省冷却介质和能源的目的。与普通的列管换热器相比，大大减少了换热器的体积，降低了成本。其经济效益和社会效益非常可观。与普通的列管换热器相比，价格可降低1/4，节省能源1/5。

实施实例：在甲醇-水的精馏分离中使用本发明公布的内外翅板式换热管组成的换热器作为精馏塔的塔顶冷凝器。在换热管内走待冷凝的甲醇蒸汽，管间走冷却水。进水温度35℃，进气温度68℃，采出的冷却甲醇40℃，与传统的列管换热器相比，总传热系数高出4倍，冷凝面积和造价降低约1/4。

Claims (4)

1.内外翅板式换热管组成的换热器，该换热器由封头(1)、管板(2)、挡板(3)、外壳(4)和内外翅板式换热管(5)等组成，其特征是：内外翅板式换热管(5)的管子(9)内装有内翅板和翅板支承柱(8)，内翅板和管子(9)成紧配合状态，内翅板和翅板支承柱(8)之间亦成紧配合状态，管子外装有外翅板，外翅板与管子外壁成紧配合状态。

2.根据权利要求1所述的内外翅板式换热管组成的换热器，其特征在于：内外翅板可以是螺旋状、直翅、直翅翅片的变形，如：波纹直翅、折线直翅等。

3.根据权利要求1所述的内外翅板式换热管组成的换热器，其特征在于：内外螺旋翅板片的螺距视交换介质导热系数的不同而定，介质导热系数越小螺距越小。螺距可以是单头的、也可以是多头的，强制增大流速以导致强制传热，从而达到提高传热效率的目的。

4.根据权利要求1所述的内外翅板式换热管组成的换热器，其特征在于：管子(9)、内外翅板和翅板支承柱(8)三部分所涉及的材料可以是黑色金属、有色金属、工程塑料及其任何适宜材料。

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