CN107990761A - 一种整圆形孔板支撑轴向凹槽换热管的管壳式换热器 - Google Patents
一种整圆形孔板支撑轴向凹槽换热管的管壳式换热器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种整圆形孔板支撑轴向凹槽换热管的管壳式换热器，包括筒体、管板、整圆形孔板和轴向凹槽换热管，所述轴向凹槽换热管为外表面沿圆周分布有至少两个轴向凹槽的换热管，轴向凹槽换热管外表面上轴向凹槽的设计，使得在相同流通截面积的情况下，流体与管壁的接触面积增大，从而使传热面积增大，同时，管内凸肋深入管中心区，强化了管内中心区流体的换热，此结构能使换热器传热系数有较大的提高而沿程阻力却增幅不大。本发明可应用于蒸发器、换热器等工业换热设备中，具有广泛的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明属于传热设备领域，具体涉及一种具有轴向凹槽换热管的管壳式换热器。
背景技术
传统的管壳式换热器结构主要由壳体、换热管、管束支撑物、两端管板、两端封头、壳程及管程进出口接管共同连接构成，换热管为表面光滑的圆管，管间的支撑物通常为弓形折流板，壳程流体呈“S”形流动，容易产生流动死角，传热面积无法被充分利用，因而壳程传热系数低、易结垢、流体阻力大。当流体横向流过管束时，换热管还可能因流体的横向流动而产生诱导振动，进而换热管及换热管与管板间的连接的可靠性受到破坏。对比文件1公布了方形管孔整圆形孔板取代弓形折流板的管壳式换热器，申请号为 2017214306435，该专利设计了方形管孔整圆形孔板取代传统弓形折流板的管壳式换热器，能使得壳程流体不再按传统的“S”形路线而是沿轴向流动，消除壳程流体流动死区，避免流体横向冲刷管束而产生诱导振动，而且可以使得换热器管内外流体呈纯逆流流动，增大了传热温差，在一定程度上提高了传热效率，但，由于传统的换热管为表面光滑的圆管，管内外流体对流传热系数低。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明设计了一种具有轴向凹槽换热管的管壳式换热器，所述轴向凹槽换热管为外表面沿圆周分布有至少两条轴向凹槽的换热管，在相同流通截面积的情况下，传热面积增大，同时，管内凸肋深入管中心区，强化了管内中心区流体的换热。此结构能使对流换热系数有较大的提高而沿程阻力却增幅不大。
本发明解决其技术问题的解决方案是：一种整圆形孔板支撑轴向凹槽换热管的管壳式换热器，包括筒体、管板、整圆形孔板，所述管板与筒体的两端固定连接，筒体内设整圆形孔板，所述整圆形孔板的尺寸与筒体内径相适配，所述整圆形孔板内设多个管孔，所述管壳式换热器还包括设在筒体内的轴向凹槽换热管，所述轴向凹槽换热管为外表面沿圆周分布有至少两条轴向凹槽的换热管，所述轴向凹槽换热管的内表面具有与外表面轴向凹槽相对应的轴向凸肋，所述轴向凹槽换热管的轴线平行，且两端固定于管板之间，所述整圆形孔板垂直于轴向凹槽换热管，所述管孔的最小内径与轴向凹槽换热管的最大外径相等，且轴向凹槽换热管穿过管孔，管孔内沿与轴向凹槽换热管外壁之间有空隙。
作为上述技术方案的进一步改进，所述管孔为方形管孔或圆形管孔或异形管孔。
作为上述技术方案的进一步改进，所述轴向凹槽换热管由金属材料圆管通过挤压成形。
作为上述技术方案的进一步改进，所述换热管内表面的轴向凸肋等间距分布。
作为上述技术方案的进一步改进，所述整圆形孔板中的管孔等间距分布。
作为上述技术方案的进一步改进，所述整圆形孔板是塑性材料构件或钢性材料构件。
本发明的有益效果是：本发明提供一种具有轴向凹槽换热管的管壳式换热器，所述轴向凹槽换热管的外表面沿圆周分布有至少两个轴向凹槽的换热管，换热管中轴向凹槽的设计，使得在相同流通截面积的情况下，壳程流体与管壁的接触面积增大，从而使传热面积增大，同时，管内的轴向凸肋深入管中心区，强化了管内中心区流体的换热，此结构能使换热器传热系数有较大的提高但沿程阻力增幅不大。本发明可应用于蒸发器、换热器等工业换热设备中，具有广泛的市场应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的局部剖面图；
图3是本发明中管孔整圆形孔板中的管孔为方形管孔的结构示意图；
图4是本发明中管孔整圆形孔板中的管孔为圆形管孔的结构示意图；
图5是本发明中轴向凹槽换热管的结构示意图；
附图标记：
1、筒体；2、管板；3、轴向凹槽换热管；4、整圆形孔板；301、轴向凹槽；401、管孔。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1-5，一种具有轴向凹槽换热管的管壳式换热器，包括筒体1、管板2、整圆形孔板4，所述管板2与筒体1的两端固定连接，筒体1内设整圆形孔板4，所述整圆形孔板4的尺寸与筒体1内径相适配，所述整圆形孔板4内设多个管孔401，所述管壳式换热器还包括设在筒体1内的轴向凹槽换热管3，所述轴向凹槽换热管3为外表面沿圆周等间距分布有多条轴向凹槽301的换热管，所述轴向凹槽换热管3的内表面具有与外表面轴向凹槽301相对应的轴向凸肋，在相同流通截面积情况下，流体与管壁的接触面积增大，从而使传热面积增大，同时，管内轴向凸肋深入管中心区，强化轴向凹槽换热管3内中心区流体的换热，此结构能使对流换热系数有较大的提高而沿程阻力却增幅不大。所述轴向凹槽换热管3的轴线平行，且两端固定于管板2之间，所述整圆形孔板4垂直于轴向凹槽换热管3，所述管孔401 的的最小内径与轴向凹槽换热管3的最大外径相等，且轴向凹槽换热管3穿过管孔401，管孔401的内沿与轴向凹槽换热管3外壁之间有空隙，使得壳程流体流经空隙时能产生射流，甚至形成湍流，从而增大传热系数，提高传热效率；壳程流体流经管孔401时对轴向凹槽换热管3还有冲涮和自清洁作用，可有效避免轴向凹槽换热管3结垢和垢下腐蚀。
进一步作为优选的实施方式，所述管孔401为方形管孔或圆形管孔或异形管孔。
进一步作为优选的实施方式，所述轴向凹槽换热管3由金属材料通过挤压成形，工艺简单，且管材的强度和韧性也得到提高。
进一步作为优选的实施方式，所述轴向凸肋等间距分布，可使轴向凹槽换热管3内外流体的流动均匀分布。
进一步作为优选的实施方式，为了避免造成壳体内的流动分布不均匀，所述整圆形孔板中的管孔401等间距分布。
进一步作为优选的实施方式，所述整圆形孔板4为塑性材料构件或钢性材料构件，当流经管孔401的壳程流体为常温状态时，所述整圆形孔板4是塑性材料构件，使用塑性材料构件，且可有效降低成本；当流经管孔401的壳程流体为较高温状态时，所述整圆形孔板4是钢性材料构件。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (6)
1.一种整圆形孔板支撑轴向凹槽换热管的管壳式换热器，包括筒体、管板、整圆形孔板，所述管板与筒体的两端固定连接，筒体内设整圆形孔板，所述整圆形孔板的尺寸与筒体内径相适配，所述整圆形孔板内设多个管孔，其特征在于：所述管壳式换热器还包括设在筒体内的轴向凹槽换热管，所述轴向凹槽换热管为外表面沿圆周分布有至少两个轴向凹槽的换热管，所述轴向凹槽换热管的内表面具有与外表面轴向凹槽相对应的轴向凸肋，所述轴向凹槽换热管的轴线平行，且两端固定于管板之间，所述整圆形孔板垂直于轴向凹槽换热管，所述管孔的最小内径与轴向凹槽换热管的最大外径相等，且轴向凹槽换热管穿过管孔，管孔内沿与轴向凹槽换热管外壁之间有空隙。
2.根据权利要求1所述的一种具有轴向凹槽换热管的管壳式换热器，其特征在于：所述管孔为方形管孔或圆形管孔或异形管孔。
3.根据权利要求1所述的一种具有轴向凹槽换热管的管壳式换热器，其特征在于：所述轴向凹槽换热管由金属材料圆管通过挤压成形。
4.根据权利要求1所述的一种具有轴向凹槽换热管的管壳式换热器，其特征在于：所述轴向凹槽管内表面凸肋等间距分布。
5.根据权利要求1所述的一种具有轴向凹槽换热管的管壳式换热器，其特征在于：所述整圆形孔板中的管孔等间距分布。
6.根据权利要求1所述的一种具有轴向凹槽换热管的管壳式换热器，其特征在于：所述整圆形孔板是塑性材料构件或钢性材料构件。
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