CN202648506U

CN202648506U - 一种折流板及具有该种折流板的管壳式换热器

Info

Publication number: CN202648506U
Application number: CN 201220240478
Authority: CN
Inventors: 殷咸青; 翟中波; 张建勋
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2022-05-25

Abstract

本实用新型公开了一种折流板及具有该种折流板的管壳式换热器，所述折流板是一个扇形板；该扇形板的圆心角为β，180°≤β＜360°；所述管壳式换热器包括圆筒形壳体，壳体的前端上部设有第一流体入口，壳体的后端下部设有第一流体出口；壳体的前端和后端分设有前管板和后管板；若干折流板排布于壳体内的第一流体入口与第一流体出口之间；相邻折流板的扇形缺口绕着管壳式换热器的中心轴线旋转了一个固定角度。本实用新型折流板既能有效的支撑管束，将换热管的机械损坏程度降低到最小程度，又能对流体起到较好的扰流作用，使其达到充分的湍流以提高换热系数；该折流板的加工、制造、安装简便，是折流板结构的一种理想形式。

Description

一种折流板及具有该种折流板的管壳式换热器

技术领域

本实用新型涉及换热器技术领域，特别涉及一种折流板及具有该种折流板的管壳式换热器。

背景技术

由于石油、煤炭等目前大量使用的传统化石能源枯竭，同时新的能源生产供应体系又未能建立，当今世界能源问题日益严峻，节能已经成为解决当代能源问题的一个公认的重要途径。换热器又称热交换器，是在工业生产中实现物料之间热量传递过程的一种设备。它的形式多种多样，在石油、化工装置中建设投资占比高达20％一50％。管壳式换热器单位体积的传热面积大，传热效果较好，结构简单，制造取材范围较广，操作弹性大，应用最为广泛。

管壳式换热器壳侧支撑结构——折流板常见的形式有弓形折流板换热器和螺旋折流板。传统的弓形折流板是在整个圆形板的基础上沿着一条非直径的弦切除一部分，以使流体通过切除的部分流通，保留的部分打上管孔以支撑换热管束；弓形折流板换热器的优点在于换热系数大，但存在阻流与压降大、有流动滞死区、易结垢、振动条件下易失效等缺陷。为了克服弓形折流板换热器的上述缺陷，引入了螺旋折流板的概念，在折流时，流体处于近似螺旋流动状态。相比于弓形折流板，在相同工况下，这样的折流板换热器综合性能更优越，在相同热负荷下，可大大减小换热器尺寸。但是相对于弓形板而言，扇形板的加工仍然比较困难，在安装时亦有一定难度。

由于传统的弓形折流板和螺旋折流板换热器具有的上述不足，设计一种兼具弓形折流板和螺旋折流板优点并摈弃二者不足的的新型折流板显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种折流板及具有该种折流板的管壳式换热器，以解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种折流板，其是一个扇形板；该扇形板的圆心角为β，180°≤β＜360°；该扇形板上设有若干通孔。

本实用新型进一步的改进在于：所述240°≤β≤300°。

本实用新型进一步的改进在于：β=270°。

本实用新型进一步的改进在于：β=260°。

一种管壳式换热器，包括圆筒形壳体，壳体的前端上部设有第一流体入口，壳体的后端下部设有第一流体出口；壳体的前端和后端分设有前管板和后管板；若干折流板排布于壳体内的第一流体入口与第一流体出口之间。

本实用新型进一步的改进在于：相邻折流板的扇形缺口绕着管壳式换热器的中心轴线旋转了一个固定角度，该固定角度为30°~180°。

本实用新型进一步的改进在于：所述固定角度为30°、45°、60°、90°或180°。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优点：本实用新型折流板既能有效的支撑管束，将换热管的机械损坏程度降低到最小程度，又能对流体起到较好的扰流作用，使其达到充分的湍流以提高换热系数；该折流板的加工、制造、安装简便，是折流板结构的一种理想形式。当扇形缺口180°排列时，换热器壳侧流体的流动比传统的弓形折流板换热器更均匀，换热死区小，能够减小换热管的机械震动，延长换热器的使用寿命；缺口90°排列时，换热器综合换热性能比弓形折流板换热器提高15%-35%。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是管壳式换热器的示意图。

图2a和图2b是折流板的结构示意图。其中图2a是传统的弓形折流板；图2b是扇形折流板（扇形的圆心角为260°，相邻折流板缺口上下交替180°排列）。

图3是本实用新型折流板的结构示意图（扇形的圆心角为270°，相邻折流板缺口90°交替排列）。

具体实施方式

如图2b或图3所示，本实用新型一种折流板，其是在整个圆形板的基础上去除一个扇形，形成一个扇形缺口，去掉的扇形的半径与圆形板半径相同；去除扇形后的折流板的圆心角为β，180°≤β＜360°。该折流板上设有若干可供换热管穿过的通孔。

如图1所示，本实用新型一种管壳式换热器，包括圆筒形壳体4，壳体的前端上部设有第一流体入口1，壳体的后端下部设有第一流体出口5；壳体的前端和后端分设有前管板和后管板。多个折流板2排布于壳体内，相邻折流板的扇形缺口绕着换热器的中心轴线旋转了一个固定角度，根据换热管在管板上排列方式的不同，旋转角可以是30°、45°、60°、90°、180°等。

请参阅图1所示，第一流体从入口1处流入壳体，经过壳体后通过出口5流出壳体；第二流体（或与壳侧温度不同的同一种流体）经过换热管3流过换热器，两种流体通过换热管壁进行换热。折流板2的折流作用可以加大流体的壳程路径及速度，冲刷换热管壁以减薄边界层，最终提高换热系数。下面重点介绍流体在壳侧4的流动情况。

如图2a和图2b所示，对于传统的弓形折流板（图2a）和本实用新型折流板（扇形的圆心角为260°，缺口上下交替180°排列）：流体流入壳体后，沿着第一个折流板的一侧冲刷管壁，经过此折流板的缺口到达其另一侧，而后再冲刷管束的管壁到达第二个折流板的一侧，经过第二个折流板的缺口（如图中标号12所示）到达其另一侧，如此交替直到流体经过壳体出口5流出。缺口180°排列时，本实用新型管壳式换热器壳侧流体的流动比传统的弓形折流板换热器更均匀，换热死区小，能够减小换热管的机械震动，延长换热器的使用寿命。

如图3所示，对于本实用新型另一种扇形折流板（扇形的圆心角为270°，缺口90°交替排列），其壳侧流体流动过程如下：流体流动到第一块折流板缺口的地方时，分为了两部分A和B，其中A靠近下一块折流板的缺口区域，B远离下一块折流板的缺口区域。由于其靠近第二块折流板的缺口区域，A部分在经过第一块折流板的缺口后直接经过第二块折流板的缺口流到第三块折流板的前侧（可以起到减小壳侧压降的作用），这时A部分流体由于远离第三块折流板的缺口区域，此部分流体并不会直接流过第三块折流板的缺口区域，而是如图3所示径向冲刷管束后（可以起到促进冷热流体换热的作用）通过第三块折流板的缺口区域到达第四块折流板的前端；与A相反，由于其远离第二块折流板的缺口区域，B部分流体经过第一块折流板的缺口后，会径向冲刷管束后到达第二块折流板的缺口区域并通过，这时此部分流体由于靠近第三块折流板的缺口区域会直接流过第三块折流板的缺口区域到达第四块折流板的前端。而后周而复始，直到A、B两部分流体均经过壳侧出口5流出。缺口90°排列时，圆缺扇形折流板换热器综合换热性能比弓形折流板换热器提高15%-35%。

Claims

1.一种折流板，其特征在于，其是一个扇形板；该扇形板的圆心角为β，180°≤β＜360°；该扇形板上设有若干通孔。

2.根据权利要求1所述的折流板，其特征在于，所述240°≤β≤300°。

3.根据权利要求1所述的折流板，其特征在于，β=270°。

4.根据权利要求1所述的折流板，其特征在于，β=260°。

5.一种具有权利要求1至4中任一项所述的折流板的管壳式换热器，其特征在于，包括圆筒形壳体，壳体的前端上部设有第一流体入口，壳体的后端下部设有第一流体出口；壳体的前端和后端分设有前管板和后管板；若干折流板排布于壳体内的第一流体入口与第一流体出口之间。

6.根据权利要求5所述的管壳式换热器，其特征在于，相邻折流板的扇形缺口绕着管壳式换热器的中心轴线旋转了一个固定角度，该固定角度为30°~180°。

7.根据权利要求6所述的管壳式换热器，其特征在于，所述固定角度为30°、45°、60°、90°或180°。