CN107036464A - 一种高效管壳式换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高效管壳式换热器，其可有效提高热能利用效率，降低能耗，具有较理想的换热效果；其包括壳体，所述壳体两端装有管板，两端的所述管板外侧连接有管箱，两端的所述管板之间连接有换热管，所述壳体外壁分别开有流体进口、流体出口，两侧的所述管箱上分别开有进料口、出料口，所述换热管外壁绕有螺带片，且两两相邻的所述换热管上的螺带片为正反向交错布置，在所述换热管内交错插装有管环、管块，相邻的所述管环、管块之间通过交错设置的撑杆连接，所述管环外圈插装于所述换热管内，所述管环内圈环形布置有凹槽，所述管块周边呈阶梯型。

Description

一种高效管壳式换热器
技术领域
本发明涉及一种液体物料换热设备，具体为一种高效管壳式换热器。
背景技术
管壳式换热器在石油、化工、轻工、动力、医药、制冷、空调等领域中，广泛地被用于各种物料的蒸发、冷凝、加热及冷却冷冻等过程，是一种量大面广的换热设备，其主要的换热元件就是各种直径和材料的传热管,而传热管是换热器中的核心元件，其结构不但影响管程的传热系数，而且也会影响壳程的传热系数；而早期的纵流式换热器采用的是光滑圆管，热能利用率低、能耗高，换热效果不理想。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种高效管壳式换热器，其可有效提高热能利用效率，降低能耗，具有较理想的换热效果。
其技术方案是这样的：其包括壳体，所述壳体两端装有管板，两端的所述管板外侧连接有管箱，两端的所述管板之间连接有换热管，所述壳体外壁分别开有流体进口、流体出口，两侧的所述管箱上分别开有进料口、出料口，其特征在于，所述换热管外壁绕有螺带片，且两两相邻的所述换热管上的螺带片为正反向交错布置，在所述换热管内交错插装有管环、管块，相邻的所述管环、管块之间通过交错设置的撑杆连接，所述管环外圈插装于所述换热管内，所述管环内圈环形布置有凹槽，所述管块周边呈阶梯型。
其进一步特征在于，所述管块为正多边形结构，且每条边呈阶梯型；
所述管环、管块的外径均不大于所述换热管的内径；
所述换热管为光滑圆管，所述凹槽至少设有8个，所述撑杆至少有2根。
本发明的有益效果是，不同物料分别由流体进口、进料口进入壳体、换热管中，首先通过在换热管外壁绕有螺带片，且两两相邻的换热管上的螺带片为正反向交错布置，可利用螺旋流产生的二次流达到径向混合的目的，造成流体的强烈扰动，且压降不大，极大地强化了传热；其次在换热管内交错插装有管环、管块，管环、管块之间通过交错设置的撑杆连接，管环内圈环形布置有凹槽，管块周边呈阶梯型，则可利用凹槽、管块的结构以及交错设置的撑杆，有效地扩大传热面积，管环和管块在换热管内形成的凸凹壁面，可造成流体的强烈扰动，能促进流体的湍流度，极大地强化了传热，从而可有效降低能耗，提高热能利用效率，换热效果好。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是相邻的换热管的局部放大示意图；
图3是图2的C-C向结构示意图；
图4是换热管内部局部结构示意图；
图5是图4的A-A向结构示意图；
图6是图4的B-B向结构示意图。
具体实施方式
如图1~图6所示，本发明包括壳体1，壳体1两端装有管板2，两端的管板2外侧连接有管箱3，两端的管板2之间连接有换热管4，换热管4为光滑圆管，壳体1外的上壁开有流体进口5，壳体1外的下壁开有流体出口6，一侧的管箱3上端开有进料口7，另一侧的管箱3下端开有出料口8，换热管4外壁绕有螺带片9，且两两相邻的换热管4上的螺带片9为正反向交错布置，在换热管4内交错插装有管环10、管块11，管环10、管块11的外径均不大于换热管4的内径；相邻的管环10、管块11之间通过交错设置的2根撑杆12连接，管环10外圈插装于换热管4内，管环10内圈环形布置有8个凹槽13，管块11为正四边形结构，且每条边呈阶梯型。
本发明的工作过程是，一种物料由进料口7通过管板2进入换热管4中，然后从出料口8排出，首先物料掠过管环10的凹槽13时，受凹槽13的凸凹作用，可造成边界层分离而减簿边界层厚度，使流体形成螺旋运动，加强了径向扰动并产生了局部二次流，同时凹槽13可引起附加涡流；然后通过交错设置的2根撑杆12，使流体形成流体湍流，使流体在管内产生连续旋流，螺旋流引起的二次流促进了径向混合，因而能强化管内对流传热；最后通过管块11，由于管块11为正四边形结构，且每条边呈阶梯型，管块11的外壁面形成凸凹结构，可使经过撑杆12的流体移置换热管4内壁面，循环工作，壁面流体再移置中间，促使边界层产生扰流，同时具有边界层分离和切割功能，对流体产生扰动或破坏管壁表面的液体边界层而达到强化传热的目的，提高了热效果，并具有防垢、除垢的效果；
另一种媒介由流体进口5进入壳体与多根换热管4之间，然后从流体出口6排出，由于媒介受到在两两换热管4外壁正反向交错布置的螺带片作用，利用螺旋流产生的二次流可达到径向混合的目的，可造成流体的强烈扰动，极大地强化了传热，且压降不大，从而增大了壳程流体流速和流体给热系数，提高了换热效果，并可借螺带片互相支撑而取消现有需要换热器中的折流支撑板，节省了管材，能够以较少的能量消耗获得同等的传热强化效果。

Claims (4)

1.一种高效管壳式换热器，其包括壳体，所述壳体两端装有管板，两端的所述管板外侧连接有管箱，两端的所述管板之间连接有换热管，所述壳体外壁分别开有流体进口、流体出口，两侧的所述管箱上分别开有进料口、出料口，其特征在于，所述换热管外壁绕有螺带片，且两两相邻的所述换热管上的螺带片为正反向交错布置，在所述换热管内交错插装有管环、管块，相邻的所述管环、管块之间通过交错设置的撑杆连接，所述管环外圈插装于所述换热管内，所述管环内圈环形布置有凹槽，所述管块周边呈阶梯型。
2.根据权利要求1所述的一种高效管壳式换热器，其特征在于，所述管块为正多边形结构，且每条边呈阶梯型。
3.根据权利要求1所述的一种高效管壳式换热器，其特征在于，所述管环、管块的外径均不大于所述换热管的内径。
4.根据权利要求1所述的一种高效管壳式换热器，其特征在于，所述换热管为光滑圆管，所述凹槽至少设有8个，所述撑杆至少有2根。
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