CN103363821A - 一种具有旋转射流的管壳式换热器 - Google Patents

一种具有旋转射流的管壳式换热器 Download PDF

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孙海阳
刘晓东
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Abstract

本发明涉及一种具有旋转射流的管壳式换热器，具体涉及一种核能、动力、炼油、化工、石油化工等领域中用于两种流体进行热交换的管壳式换热器，所要解决的技术问题是提供了一种结构简单、合理，有效降低流动阻力，增大流通面积和湍流效果，减少壳程死区，热交换效率高的具有旋转射流的管壳式换热器，所采用的技术方案为壳体和设置在壳体两端的管箱，一端管箱上设置有管程流体进口，另一端设置有管程流体出口，壳体上设置有壳程流体进口和壳程流体出口，壳体内部设置有换热管和折流板，每个折流板上均设置有多个通孔，每个换热管通过通孔垂直且贯穿各折流板，每个换热管上均设置有多个旋向相同的螺旋肋片，本发明主要用于流体介质间的热量交换。

Description

一种具有旋转射流的管壳式换热器
技术领域
本发明涉及一种具有旋转射流的管壳式换热器，具体涉及一种核能、动力、炼油、化工、石油化工等领域中用于两种流体进行热交换的管壳式换热器。
背景技术
管壳式换热器广泛应用于石油化工、电力、环保等工业领域。管壳式换热器通常包括管箱、管板、壳体、多个折流板、多个换热管、拉杆和定距管等。其中折流板除在一种具有旋转射流的管壳式换热器的壳体内支撑换热管之外，主要起到使壳程流体按特定的路径流动，提高壳程流体的流速、增加湍流程度、改善传热特性的作用。
现有的管壳式换热器的折流板包括弓形折流板和螺旋折流板两种。普通的弓形折流板为平板式的，即通常为圆形的平板截成缺口弓形，沿着换热器壳体和螺旋肋片管的轴线方向间隔布置，并且相邻两个折流板的缺口相互错开，使壳程流体在壳体内沿轴线形成迂回流动。这种弓形折流板会引起壳程流体流动速度分布不合理，有效流通面积较小，流动阻力大。螺旋折流板是将多块折流板沿壳体轴线布置成近似螺旋面，使换热器的壳程流体呈螺旋状连续流动。例如公告号为CN2655156Y的实用新型专利中公开的管壳式换热器中设置的折流板为螺旋折流板，由两块或四块扇形平板拼接成近似螺旋面。这类螺旋折流板虽然使壳程流体流动形式更合理，增大有效流通面积，减小流动阻力，但是与弓形折流板相比，螺旋折流板安装困难，加工成本高，产品精度难以保证，不利于工业标准化。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是提供了一种结构简单、合理，有效降低流动阻力，增大流通面积和湍流效果，减少壳程死区，热交换效率高的具有旋转射流的管壳式换热器。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种具有旋转射流的管壳式换热器，包括：壳体和设置在壳体两端的管箱，其中壳体的一端管箱上设置有管程流体进口，另一端管箱上设置有管程流体出口，壳体上设置有壳程流体进口和壳程流体出口，所述壳体内部设置有用于连通两个管箱的多个换热管和设置有多个平行设置的折流板，每个折流板上均设置有多个通孔，每个换热管通过通孔垂直且贯穿各折流板，所述每个换热管上均设置有多个旋向相同的螺旋肋片。
所述螺旋肋片的截面正投影呈圆环状，其外圆直径与通孔的直径相同。
相邻两个所述换热管上的螺旋肋片的旋向相反。
所述螺旋肋片的螺旋角为10-90度。
所述螺旋肋片的数量至少为3个。
所述螺旋肋片与换热管的管壁垂直设置。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果为：本发明中换热管贯穿折流板，且换热管上设置有螺旋肋片，当壳体内流体流动时，流体穿过换热管与折流板通孔之间的间隙从而形成螺旋射流，这样使壳体内流体的流动形式更加合理，有效增大壳体内流体的流通面积和流体的湍动效果，减小流动死区，降低流动阻力，进而提高换热器的换热效率；同时本发明的结构简单、合理，易于安装，有利于工业标准化。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中折流板的结构示意图。
图3为本发明中换热管的结构示意图。
图4为图3的左视图。
图中：1为壳体，2为管箱，3为换热管，4为折流板，5为通孔，6为螺旋肋片，7为管程流体进口，8为管程流体出口，9为壳程流体进口，10为壳程流体出口，11为鞍座。
具体实施方式
如图1至图4所示，一种具有旋转射流的管壳式换热器，包括：壳体1和设置在壳体1两端的管箱2，其中壳体1的一端管箱2上设置有管程流体进口7，另一端管箱2上设置有管程流体出口8，壳体1上设置有壳程流体进口9和壳程流体出口10，所述壳体1内部设置有用于连通两个管箱2的多个换热管3和设置有多个平行设置的折流板4，每个折流板4上均设置有多个通孔5，每个换热管3通过通孔5垂直且贯穿各折流板4，所述每个换热管3上均设置有多个旋向相同的螺旋肋片6。
所述螺旋肋片6的截面正投影呈圆环状，其外圆直径与通孔5的直径相同。
相邻两个所述换热管3上的螺旋肋片6的旋向相反。
所述螺旋肋片6的螺旋角为10-90度。
所述螺旋肋片6的数量至少为3个。
所述螺旋肋片6与换热管3的管壁垂直设置。
本发明具体使用时，壳体1通过鞍座11进行支撑，管箱2的管程流体进口7充入一种流体介质，壳体1的壳程流体进口9充入另一种流体介质，管箱2内的流体介质经换热管3进入另一端管箱2后，由管程流体出口8流出，壳体1内的流动介质穿过多个折流板4，由壳程流体出口10流出，管箱2内的流动介质和壳体1内的流动介质通过换热管3进行热量交换。
其中换热管3上设置有多个螺旋肋片6，螺旋肋片6垂直于换热管管壁设置，螺旋肋片6的截面正投影视图呈圆环状，该圆环的外径与折流板4上的通孔5的直径相同，这样换热管3和折流板4上通孔5之间的缝隙形成一个螺旋空间，当壳体1内部流体介质流过螺旋空间时形成螺旋射流，使壳体1内的流体流动分布更加合理，有效增大壳体内流体的流通面积和流体的湍动效果，减小流动死区，降低流动阻力，进而提高换热器的换热效率。同时相邻的两个换热管3上螺旋肋片6的旋向相反，螺旋肋片6的螺旋角为10-90度，最好为30-60度，射流效果更佳。
本发明中换热管结构同样适用于浮头式换热器和U形管式换热器，在此不再赘述。
上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出得各种变化，也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有旋转射流的管壳式换热器，包括：壳体（1）和设置在壳体（1）两端的管箱（2），其中壳体（1）的一端管箱（2）上设置有管程流体进口，另一端管箱（2）上设置有管程流体出口，壳体（1）上设置有壳程流体进口和壳程流体出口，所述壳体（1）内部设置有用于连通两个管箱（2）的多个换热管（3）和设置有多个平行设置的折流板（4），每个折流板（4）上均设置有多个通孔（5），每个换热管（3）通过通孔（5）垂直且贯穿各折流板（4），其特征在于：所述每个换热管（3）上均设置有多个旋向相同的螺旋肋片（6）。
2.根据权利要求1所述的一种具有旋转射流的管壳式换热器，其特征在于：所述螺旋肋片（6）的截面正投影呈圆环状，其外圆直径与通孔（5）的直径相同。
3.根据权利要求1所述的一种具有旋转射流的管壳式换热器，其特征在于：相邻两个所述换热管（3）上的螺旋肋片（6）的旋向相反。
4.根据权利要求1所述的一种具有旋转射流的管壳式换热器，其特征在于：所述螺旋肋片（6）的螺旋角为10-90度。
5.根据权利要求1所述的一种具有旋转射流的管壳式换热器，其特征在于：所述螺旋肋片（6）的数量至少为3个。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种具有旋转射流的管壳式换热器，其特征在于：所述螺旋肋片（6）与换热管（3）的管壁垂直设置。
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