CN105841543B - 倾斜折流栅式斜向流换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种倾斜折流栅式斜向流换热器，它包括壳体、换热管和折流栅，折流栅由折流圈和倾斜的折流片焊接而成，所述折流栅倾斜排布于所述壳体内。通过改变折流栅的排布方式，使得折流片沿轴向排开，延长流体斜向流动时间，提高壳程流体流动的扰动程度，充分利用换热面积，提高换热效率；另外，折流栅倾斜排布可使壳程流体流动速度变化平缓，有效的缓冲并分散流体流动阻力，降低壳程压力损失。

Description

倾斜折流栅式斜向流换热器
技术领域
本发明涉及一种换热设备，具体的说，涉及了一种倾斜折流栅式斜向流换热器。
背景技术
管壳式换热器按壳程流体流动状态分类，分别有横向流、纵向流、螺旋流及斜向流四种。斜向流是一种新型的壳程流体流动状态，其将横向流和纵向流换热的优势相结合，既利用横向流对换热管束强烈的冲刷作用，减薄边界层强化传热，又保持了纵向流换热器传热性能好、壳程阻力小、抗结垢能力强等优点。
斜向流换热器主要由换热管和折流栅构成，折流栅由倾斜的折流片和折流圈焊接而成，如申请号为200610128301.8的发明专利，如图1a和图1b所示，其折流片5具有半圆形、方形或齿轮形开口，两两开口之间具有突起，开口尺寸大于换热管4的外径0.25-0.5mm，该帘式折流片5与折流圈6之间的倾斜角度为15-75°。本发明因折流片5倾斜设置，相较于一般型的换热器，具有较好的换热性能。
但是经试验发现，倾斜的折流片虽然能够使流体斜向流动，产生扰动，但是流体斜向流动的时间短，流体斜向冲刷管束的程度较弱，对于流体的扰动效果提升有限，换热效率仍然处于较低的水平。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、延长流体斜向流动时间、提高壳程流体的扰动程度、降低壳程压降、提升换热性能的折流栅倾斜式斜向流换热器。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种倾斜折流栅式斜向流换热器，包括壳体、换热管和折流栅，折流栅由折流圈和倾斜的折流片焊接而成，所述折流栅倾斜排布于所述壳体内。
基上所述，每个折流栅上的折流片的倾斜方向与该折流栅的倾斜方向一致。
基上所述，每个折流栅上的折流片的倾斜方向与该折流栅的倾斜方向相反。
基上所述，所述折流栅均匀平行的排布于所述壳体内。
基上所述，任意相邻的两折流栅均匀对称的排布于所述壳体内。
基上所述，任意相邻的两折流栅上的折流片平行设置。
基上所述，任意相邻的两折流栅上的折流片对称设置。
基上所述，所述折流栅与换热管束的轴线之间的夹角角度为20°~ 80°。
基上所述，折流片与换热管束的轴线之间的夹角角度为15~75°。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明具有以下优点：
1、由于折流栅倾斜排布，使得折流片沿轴向排开，延长流体斜向流动时间，增加壳程流体斜向冲刷管束的程度，提高流体流动的扰动程度，充分利用换热面积，从而有效的改善换热器传热性能。
2、折流栅倾斜排布，将折流片沿轴向排开，使壳程流体流动速度变化平缓，分散流体流动阻力，降低壳程压降。
附图说明
图1a和图1b是背景技术中斜向流换热器的结构示意图。
图2a、图2b和图2c是本发明实施例1中倾斜折流栅式斜向流换热器的结构示意图。
图3是本发明实施例2中所述倾斜折流栅式斜向流换热器的结构示意图。
图4是本发明实施例3中所述倾斜折流栅式斜向流换热器的结构示意图。
图5是本发明实施例4中所述倾斜折流栅式斜向流换热器的结构示意图。
图中：1.换热管；2.折流栅；3.折流片；4. 换热管；5.折流片；6.折流栅。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
如图2a、图2b和图2c所示，一种倾斜折流栅式斜向流换热器，包括壳体、换热管1和折流栅2，折流栅由折流圈和倾斜的折流片3焊接而成，所述折流栅2倾斜排布于所述壳体内，倾斜角度为70°，使得所述折流片3沿轴向排开，任意相邻的两折流栅2上的折流片3平行设置，每个折流栅2上的折流片3的倾斜方向与该折流栅2的倾斜方向一致，折流片3与换热管束的轴线之间的夹角角度为30°。所述折流栅2均匀平行的排布于所述壳体内，相邻的两折流栅2的间距为70mm。
折流栅2倾斜排布时，折流片3沿轴向排开，增加壳程流体斜向冲刷管束的程度，提高流体流动的扰动程度，从而有效改善换热器的传热性能。
在相同的换热器体积下，折流栅平行排布不仅进一步提高了流体的扰动程度，而且还能够放入更多的折流栅2，密度增加，换热性能进一步提升。
当折流片3倾斜方向与折流栅2倾斜方向相同时，壳程流体扰动时间增加，扰动程度有所提高，增加换热效率。
实施例2
如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于：每个折流栅2上的折流片3的倾斜方向与该折流栅2的倾斜方向相反。所述折流栅2与换热管束的轴线之间的夹角角度为60°，折流片3与换热管束的轴线之间的夹角角度为60°。当折流片3倾斜方向与折流栅2倾斜方向相反时，折流片3在壳程排开，有效的缓冲并分散流动阻力，降低壳程压降。
通过实施例1和实施例2可知，在传热效率达到满足的情况下，可使折流片3与折流栅2倾斜方向的相反，降低压降；相反，如泵功率还有余量的情况下，可使折流片3与折流栅2的倾斜方向相同，允许稍微提高压力损失的情况下，提高换热性能。
实施例3
如图4所示，本实施例与实施例1的区别在于：任意相邻的两折流栅2均匀对称的排布于所述壳体内，每个折流栅2上的折流片3的倾斜方向与该折流栅2的倾斜方向相反。所述折流栅2与换热管束的轴线之间的夹角角度为60°，折流片3与换热管束的轴线之间的夹角角度为60°。
对称的折流栅2从整体上影响流体的流动方向，通过折流片3的配合，形成更复杂的流动路径，对于提升流体的扰动程度更加有利。
实施例4
如图5所示，本实施例以上实施例的区别在于：任意相邻的两折流栅2上的折流片3对称设置。从局部影响流体的流动方向，对称的折流片3会导致流体的流动路径更加复杂，曲折，有效地增加了流体的扰动程度，提升换热效率。
对常规和新型两种斜向流换热器壳程流体流动和传热特性进行了模拟研究。结果表明，折流栅倾斜排布的换热器能够明显改善壳程流体的换热性能。壳程流量在3.6～8.0kg/s的工况下，折流栅倾斜排布的换热器较折流栅垂直排布的换热器传热系数和综合性能分别提高7.41%～7.66%和6.17%～6.45%。因此，相同换热器体积下，采用折流栅倾斜排布的换热器可以增加换热量，节约能源；同样的换热效果下，采用折流栅倾斜排布的换热器可以节约体积。在实际设计中可以将折流栅倾斜排布，缩小设备尺寸，减少换热器成本，提高设备利用率，节约能源。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种倾斜折流栅式斜向流换热器，包括壳体、换热管和折流栅，折流栅由折流圈和倾斜的折流片焊接而成，其特征在于：所述折流栅倾斜排布于所述壳体内，每个折流栅上的折流片的倾斜方向与该折流栅的倾斜方向相反。
2.根据权利要求1所述的倾斜折流栅式斜向流换热器，其特征在于：所述折流栅均匀平行的排布于所述壳体内。
3.根据权利要求1 所述的倾斜折流栅式斜向流换热器，其特征在于：任意相邻的两折流栅均匀对称的排布于所述壳体内。
4.根据权利要求1或2所述的倾斜折流栅式斜向流换热器，其特征在于：任意相邻的两折流栅上的折流片平行设置。
5.根据权利要求1或3所述的倾斜折流栅式斜向流换热器，其特征在于：任意相邻的两折流栅上的折流片对称设置。
6.根据权利要求1所述的倾斜折流栅式斜向流换热器，其特征在于：所述折流栅与换热管束的轴线之间的夹角角度为20°~ 80°。
7.根据权利要求1所述的倾斜折流栅式斜向流换热器，其特征在于：折流片与换热管束的轴线呈之间的夹角角度为15~75°。
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