CN2290016Y - 无折流板变截面管轴向流换热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种无折流板变截面管轴向流换热器。它利用变截面管之间变截面部分的接触与无接触处纵、横向互相间隔,起互相支撑作用,从而省掉了传统的折流板或折流杆等管间支承物。采用本实用新型结构,由于变截面管形成管程、壳程截面不断变化,增加了流体的湍动程度,使管程和壳程传热同时得到强化,总传热系数有明显提高;无折流板使金属消耗量大大减少;轴向流及管与管之间相互支撑,有效地防止了管子振动而产生的破坏。
Description
本实用新型涉及管壳式换热器，具体是指一种无折流板变截面管轴向流换热器。
管壳式换热器是一种广泛应用于化工、炼油、动力、原子能、食品和制冷等工业部门的工艺过程的换热设备。为了支承管子和增加壳程流体的速度以改善传热效果，研究人员设计了在壳体内安装多块折流板的折流板管壳式换热器。虽然这种换热器适应性强，处理量大，在高温高压条件下也能应用，但是该换热器结构不够紧凑，单位传热面的金属消耗量较大，管子容易发生流体诱导振动，传热效率也有待改善。
为克服折流板管壳式换热器的折流板结构带来的流体振动破坏，七十年代初美国菲利普石油公司设计了折流杆换热器，即在换热器壳程安装杆式折流圈，用杆式折流圈来支承管子和扰动流体，从而提高传热效率，管束中每根传热管的上、下、左、右都得到了可靠的支承，变折流板换热器的横向流动为平行于管子的轴向流动，消除了产生流体诱导振动的根源，但是这种换热器所需的杆式折流圈数目较多(一般比折流板的数目还多的多)，金属材料消耗量大。
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，设计一种既使传热管得到可靠支撑又节省材料且传热效率得以改善的无折流板变截面管轴向流换热器。该换热器既消除了有折流板时存在的滞流死区现象，且从根本上解决了管子发生流体诱导振动，防止换热器因振动而产生的破坏。
本实用新型的目的是按以下设计来实现的：
一种主要由传热管束和换热器壳体组成的无折流板变截面管轴向流换热器，其特征在于，无需折流板作支承的传热管束是由若干沿传热管轴向间断地将圆截面变成非圆截面的变截面传热管所构成，不同截面形状的变截面传热管在壳程中相互接触与不接触处的空间位置纵、横向均互相相间隔。
本实用新型是一种无需设置折流板或杆式折流圈等管间支承物的管壳式换热器，它依靠传热管截面的变化部分互相支撑并构成扰流流道。当其截面形状呈椭圆形且长轴范围为大于圆管外径至两倍管心距与圆管外径之差时，变截面传热管之间形成接触以互相支撑。在这种换热器中管程和壳程的流体均沿管轴向流动，传热管内截面沿其轴向不断改变，壳程截面也沿流体流动方向不断改变，增加了管程和壳程流体流动的湍动程度，这样使管程和壳程的对流传热同时得到强化，且不会过分增大其流体流动压力降，以致能得到较高的传热系数与压力降之比。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点：
1、传热管采用变截面管，流体流过变化截面时，会引起附加涡流，造成边界层分离，增加了流体的湍动程度，从而强化了管内传热。
2、利用变截面管不同截面之间互相支撑，省去了传统的折流板或折流杆支承装置，从而大大减少了金属的消耗量。
3、变截面管不同截面互相支撑处形成壳程扰流流道，增加了湍流体动程度，使壳程传热也得到强化。
4、壳程流体为轴向流动，使同一截面处各部分均保持均匀的流动，避免了有折流板时存在的滞流死区，并从根本上消除了管子产生的流体诱导振动，有效地防止了换热器因振动而产生的破坏。
图1为无折流板变截面管轴向流换热器示意图；
图2为无折流板变截面管轴向流换热器的布管方式示意图。
结合如下实施例及其给出的附图对本实用新型作进一步的描述：
如图1所示，无折流板变截面管轴向流换热器的设计规范与现有技术中的管壳式换热器相类似，例如：排管方式与管壳式换热器的排管方式相一致，传热管变截面部分的位置也与管壳式换热器的板间距位置相类似，均可根据工艺要求，作出传热合理的设计。无折流板变截面管轴向流换热器的管束是由若干相同规格的变截面管4组成，并通过定位板6和箍紧圈5来保证管子不同截面部分互相支撑，变截面管4的两端固定在管板7上。图1中1为管箱，2为接管，3为壳体。变截面传热管4是沿一般传热圆管的轴向，按设计要求，在特定的位置将管子由圆截面压至非圆截面，使不同截面形状的传热管之间相互接触或不接触，如图2所示，变截面传热管在壳程中相互接触与不接触处的空间位置纵、横向均互相相间隔。例如：当非圆截面形状呈椭圆形时，椭圆形长轴范围为大于圆管外径至两倍管心距与圆管外径之差。依靠变截面传热管之间的接触处互相支撑，从而省去了传统的折流板或折流杆支撑装置，使设备金属消耗量大大减少，又由于变截面管内、外截面不断变化，增加了流体管内、管外的湍动程度，使管程和壳程传热同时得到强化，并由于壳程为轴向流动及管子间相互支撑，防止了因流体诱导振动而产生的振动破坏，也避免了有折流板存在时的滞流死区。
Claims (2)
1、一种主要由传热管束和换热器壳体组成的无折流板变截面管轴向流换热器，其特征在于，无需折流板作支承的传热管束是由若干沿传热管轴向间断地将圆截面变截面的变截面传热管所构成，不同截面形状的变截面传热管在壳程中相互接触与不接触处的空间位置纵、横向均互相相间隔。
2、根据权利要求1所述的一种无折流板变截面管轴向流换热器，其特征在于呈非圆截面的变截面传热管呈椭圆形时，该椭圆长轴范围为大于圆管外径至两倍管心距与圆管外径之差。
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|---|---|---|---|
| CN 96245049 CN2290016Y (zh) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | 无折流板变截面管轴向流换热器 |
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| CN 96245049 CN2290016Y (zh) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | 无折流板变截面管轴向流换热器 |
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| CN2290016Y true CN2290016Y (zh) | 1998-09-02 |
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| CN 96245049 Expired - Fee Related CN2290016Y (zh) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | 无折流板变截面管轴向流换热器 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102252540A (zh) * | 2011-08-23 | 2011-11-23 | 东南大学 | 康托集分形结构式换热器 |
| CN103453786A (zh) * | 2012-05-30 | 2013-12-18 | 天津市海王星海上工程技术有限公司 | 海水自冷却器 |
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-
1996
- 1996-11-01 CN CN 96245049 patent/CN2290016Y/zh not_active Expired - Fee Related
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