一种具有螺旋折流结构的管壳式换热器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有螺旋折流结构的管壳式换热器，包括壳体、固定在壳体两端的管板以及设于壳体内的换热管；沿着壳体轴向于壳体内部设有与换热管装配方式相匹配的螺旋折流结构，其由相互间隔设置且相对于换热管为倾斜布置的梯形折流板和弓形折流板搭接形成；梯形折流板的外缘设有折边；在弓形折流板的近筒壁处沿其轴向锥面设置有数个间隔均匀分布且为倾斜布置的外围通孔；在弓形折流板底部的管孔上设置有通流孔；弓形折流板的外缘设有凹槽。本换热器能大幅减少换热器壳侧流动死区面积，降低换热器噪音和振动，以及减少边缘漏流现象的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种具有螺旋折流结构的管壳式换热器
本技术涉及一种管壳式换热器，尤其是一种具有螺旋折流结构的管壳式换热器。
技术介绍
管壳式换热器具有结构坚固、制造材料来源广泛、适应性强以及能够利用和回收废热等优点，被广泛应用于石油、化工、冶金、电力、供热等领域。传统的弓形折流板管壳式换热器结构简单，制造安装方便，是一种应用最为广泛的管壳式换热器，但该类换热器也存在诸多弊端，在新的节能减排形势下，其存在的诸多弊端也显得愈发突出，如：流动死区较大，且存在漏流、旁流等情况；壳侧流体压降损失较大，泵功消耗大；流动死区的存在使得壳侧容易结垢，引起传热效率降低；流体流向的突然改变易引起诱导振动，产生噪声和换热管损伤，从而造成换热器使用寿命下降。上世纪80年代，螺旋折流板被提出，这种结构将弓形折流板的横向流动变为螺旋流动，横向冲刷管束变为倾斜向冲刷管束，能够减小换热管损伤，降低爆管率；但是，由于螺旋折流板的加工及装配难度非常大，造成其利用率并不高，之后有人提出利用间断的倾斜向折流板搭接形成螺旋流道，进而一种利用倾斜布置的梯形折流板和单弓形折流板相互间隔搭接形成壳侧螺旋流道的折流件布置方式被提出，该方式综合了螺旋流道流场优异性和弓形折流板加工装配的简易性，能够在增强换热系数的同时降低壳侧流动压损，是一种较为理想的折流件布置方式，但是在实际应用过程中发现，该种布置方式仍然存在着部分流动死区和漏流现象。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种具有螺旋折流结构的管壳式换热器，它能大幅减少换热器壳侧流动死区面积，降低换热器噪音和振动，以及减少边缘漏流现象的发生。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有螺旋折流结构的管壳式换热器，包括壳体、固定在所述壳体两端的管板以及设于壳体内的换热管，沿着壳体轴向于壳体内部设有与所述换热管装配方式相匹配的螺旋折流结构，所述的螺旋折流结构由相互间隔设置且相对于换热管倾斜布置的梯形折流板和弓形折流板搭接形成，所述梯形折流板的外缘设有折边。进一步，所述折边的延伸方向与换热管轴向平行。进一步，所述的折边为弧形折边，且折边的曲率半径与梯形折流板的轴向投影圆半径相同。进一步，在所述弓形折流板的近筒壁处沿其轴向锥面设置有数个间隔均匀分布且为倾斜布置的外围通孔。进一步，所述的外围通孔为圆形孔。进一步，在所述弓形折流板底部的管孔上设置有数个沿着管孔周向间隔均匀分布且贯穿于弓形折流板的通流孔。进一步，所述弓形折流板上的上层通流孔通流面积小于下层通流孔通流面积；所述的通流孔为方形孔。进一步，所述弓形折流板的外缘设有数条沿着其弧向间隔均匀分布的凹槽。进一步，所述的凹槽为矩形凹槽或三角形凹槽。进一步，所述的弓形折流板为单弓形折流板。本技术的有益效果是：首先，由于本换热器的折流结构采用的是梯形折流板与弓形折流板相结合形成的螺旋折流结构，因此，它不仅解决了螺旋折流板加工以及装配困难的技术问题，提高螺旋折流板的普及率，而且其还能给换热器提供流场性能非常优异的螺旋流道，从而保证换热器的换热效率，此外，具有螺旋折流结构的本换热器还能降低壳侧流体的流动压损，减少泵功消耗。其次，通过在梯形折流板外缘设置延伸方向与换热管轴向平行的弧形折边，既能减少因流体螺旋流动离心力引起的边缘漏流，并减缓流体对筒壁的撞击，降低噪音和振动，还能增强梯形折流板自身的结构刚度。再次，通过在弓形折流板近筒壁处设置外围通孔以及在弓形折流板底部的管孔上设置通流孔，从而可以减少流动死区面积，增加换热面利用率，达到提高换热效率的目的。最后，在弓形折流板外缘设置凹槽，可以增大漏流流动阻力，从而达到减少流体短路的目的。附图说明图1为本技术具有螺旋折流结构的管壳式换热器的立体结构示意图；图2为梯形折流板的结构示意图；图3为在管孔上设置通流孔的弓形折流板的结构示意图；图4为图3的A-A向剖视图；图5为弓形折流板上设置外围通孔的结构示意图；图6为图5的A-A向剖视图；图7为图5的B-B向剖视图；图中标记为：1-壳体，2-管板，3-换热管，4-梯形折流板，5-弓形折流板，6-折边，7-外围通孔，8-管孔，9-通流孔，10-凹槽。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。如图1-图7所示，本技术的具有螺旋折流结构的管壳式换热器，包括圆筒形壳体1、固定在所述壳体1两端的管板2以及设于壳体1内的换热管3，所述的管板2上设有若干管孔，所述换热管3的两端分别穿过所述两块管板2上的管孔并与管板2固定连接；沿着壳体1轴向于壳体1内部设有与所述换热管3装配方式相匹配的螺旋折流结构，所述的螺旋折流结构由相互间隔设置且相对于换热管3倾斜布置的梯形折流板4和弓形折流板5搭接形成，此处的弓形折流板5为单弓形折流板；所述梯形折流板4的外缘迎风侧设有弧形折边6，所述折边6的延伸方向与换热管3轴向平行，折边6的曲率半径与梯形折流板4的轴向投影圆半径相同，梯形折流板4两端的折角垂直于换热管3轴向，且延伸至壳体1水平中心面以下，从而便于其与弓形折流板5对接；所述折边6的尖角处应进行倒圆处理，以防划伤；换热管3穿过梯形折流板4与弓形折流板5上开设的管孔8。作为一种优选，在所述弓形折流板5底部的管孔8上设置有数个沿着管孔8周向间隔均匀分布且贯穿于弓形折流板5的方形通流孔9；通过在弓形折流板5底部的管孔8上设置通流孔9，换热管3穿过管孔8后，还可以使部分流体流经通流孔9，这样不仅能减少弓形折流板5近筒壁处的流动死区面积，还能利用此区域换热面积，从而增大换热效率。此外，当弓形折流板5上的管孔8较多时，可在上层管孔8上增设通流孔9，且上层通流孔9的设置应使得其通流面积小于下层通流孔9通流面积，以使该处流体流速较大，压力较小，从而形成如图3箭头所示的压力梯度，减缓近筒壁区域流体向边缘流动的趋势，从而实现增大换热面积利用率以及减小漏流的目的。当换热器内的换热管束较少时，若依然在弓形折流板5底部的管孔8上设置通流孔9，将会影响弓形折流板5的折流效果，使得壳侧流场改变，从而影响换热性能。此时，应在弓形折流板6的近筒壁处沿其轴向锥面设置数个间隔均匀分布且为倾斜布置的圆形外围通孔7，外围通孔7与弓形折流板5中心轴保持同一夹角，即沿以弓形折流板5中心轴为主轴的某一圆锥面对称分布；如此布置外围通孔7，可以使流体流经外围通孔7后向中心汇聚，加强对弓形折流板5背风处流动死区的扰动，从而增强该区域的对流换热。此外，外围通孔7与弓形折流板5中心轴的夹角β以及开孔直径的选取，应保证沿弓形折流板5中心轴向，外围通孔7进口投影与出口投影互不重叠，从而确保流经外围通孔7的流体都能转向。作为另一种优选，在所述弓形折流板5的外缘设有数条沿着其弧向间隔均匀分布的凹槽10，所述凹槽10的形状为矩形或三角形；通过在弓形折流板5的外缘设置凹槽10，可以增加缝隙漏流处的流动阻力，从而达到减小漏流的目的；另外，凹槽10的大小及数量应根据弓形折流板5的厚度而决定，且凹槽10的深度不应影响管孔8和弓形折流板5的强度。本技术的有益效果为：首先，由于本换热器的折流结构采用的是梯形折流板与弓形折流板相结合形成的螺旋折流结构，因此，它不仅解决了螺旋折流板加工以及装配困难的技术问题，提高螺旋折流板的普及率，而且其还能给本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有螺旋折流结构的管壳式换热器，包括壳体（1）、固定在所述壳体（1）两端的管板（2）以及设于壳体（1）内的换热管（3），沿着壳体（1）轴向于壳体（1）内部设有与所述换热管（3）装配方式相匹配的螺旋折流结构，所述的螺旋折流结构由相互间隔设置且相对于换热管（3）倾斜布置的梯形折流板（4）和弓形折流板（5）搭接形成，其特征在于，所述梯形折流板（4）的外缘设有折边（6）。

【技术特征摘要】
1.一种具有螺旋折流结构的管壳式换热器，包括壳体（1）、固定在所述壳体（1）两端的管板（2）以及设于壳体（1）内的换热管（3），沿着壳体（1）轴向于壳体（1）内部设有与所述换热管（3）装配方式相匹配的螺旋折流结构，所述的螺旋折流结构由相互间隔设置且相对于换热管（3）倾斜布置的梯形折流板（4）和弓形折流板（5）搭接形成，其特征在于，所述梯形折流板（4）的外缘设有折边（6）。2.根据权利要求1所述的具有螺旋折流结构的管壳式换热器,其特征在于，所述折边（6）的延伸方向与换热管（3）轴向平行。3.根据权利要求2所述的具有螺旋折流结构的管壳式换热器,其特征在于，所述的折边（6）为弧形折边，且折边（6）的曲率半径与梯形折流板（4）的轴向投影圆半径相同。4.根据权利要求1所述的具有螺旋折流结构的管壳式换热器,其特征在于，在所述弓形折流板（5）的近筒壁处沿其轴向锥面设置有数个间隔均匀分布且为倾斜布置的外围通孔（...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐佳，余雏麟，杨威，季敏东，邓科，王锦生，
申请(专利权)人：东方电气集团东方锅炉股份有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51