本实用新型专利技术提供一种V形周期杆式支撑换热器传热强化装置，包括壳体、安装在壳体内的管束以及支撑所述管束的N组V形杆式栅，每组V形杆式栅均包括呈V形排布的第一杆式栅和第二杆式栅，N是不小于1的自然数。该V形周期杆式支撑换热器传热强化装置具有设计科学、优化局部流体扰动能力、减少流体扰动死角、提高传热系数、换热能力更优的优点。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种换热设备，具体的说，涉及了一种V形周期杆式支撑换热器传热强化装置。
技术介绍
管壳式换热器的管束支撑结构除了起到支撑管束的作用外，还起到影响壳程流体流形和流速的作用，直接决定了换热器的流体流动和传热性能。现有的杆式支撑换热器包括壳体和安装在壳体内的管束，采用杆式栅替代传统弓形折流板换热器中的弓形挡板，杆式栅包括定位圈和平行安装在该定位圈中的长短不一的多根挡杆，挡杆的两端分别固定在定位圈内侧，形成栅栏形状的结构，这种结构有效的解决了弓形折流板换热器壳程流体流动流阻大、传热系数低、存在流动死区，易结垢等缺点，产生了巨大的经济效益和社会效益。但是对于杆式支撑换热器局部性能的优化和研宄工作依然有很长的路要走，如图1所示，这是现有的杆式支撑换热器壳程流体流动充分发展区域局部截面流线分布图，壳程流线仅在近杆式支撑部位出现弯曲、变形现象，壳程流体流动在距杆式支撑区域近处及距杆式支撑区域较远处呈现出两种不同的流动状态。而现有的研宄表明，距杆式支撑区域较近处的壳程流线存在的弯曲、扰动现象能够促进换热器的传热强化性能，而距杆式支撑区域较远处的壳程流线基本沿换热器轴线方向，换热器在此区域性能较差。为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、优化局部流体扰动能力、减少流体扰动死角、提高传热系数、换热能力更优的V形周期杆式支撑换热器传热强化装置。为了实现上述目的，本技术所采用的技术方案是:一种V形周期杆式支撑换热器传热强化装置，包括壳体、安装在壳体内的管束以及支撑所述管束的N组V形杆式栅组，每组V形杆式栅组均包括呈V形排布的第一杆式栅和第二杆式栅，N是不小于I的自然数。基上所述，所述第一杆式栅中的挡杆横向排布，所述第二杆式栅中的挡杆竖向排布。基上所述，所述第一杆式栅中的挡杆竖向排布，所述第二杆式栅中的挡杆横向排布。基上所述，每组V形杆式栅组中的第一杆式栅与竖直平面所形成的夹角为10.5° 。基上所述，每组V形杆式栅组中的第二杆式栅与竖直平面所形成的夹角为10.5° 。基上所述，每组V形杆式栅组还包括设于所述第一杆式栅和所述第二杆式栅之间的第三杆式栅和第四杆式栅，所述第三杆式栅与所述第一杆式栅平行设置，所述第四杆式栅与所述第二杆式栅平行设置，所述第三杆式栅和所述第四杆式栅呈V形排布。基上所述，它还包括拉杆，各杆式栅的定位圈内端设置拉杆孔，所述拉杆依次穿过各杆式栅的拉杆孔，相邻两杆式栅之间的拉杆上套设定距管。本技术相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本技术将现有的杆式支撑换热器中的杆式栅倾斜放置，并形成多组V形的杆式栅组，增加了杆式支撑换热器局部及壳程整体流体流动的扰动程度，这种结构缩短了部分杆式栅之间的间距，能够减少流体扰动死角，同时，由于杆式栅非平行排布，壳程流体的流向从整体上被扰乱，能够明显提高换热效率，强化传热性能。进一步的，杆式栅中的挡杆依次按照横、竖交错的顺序排布，能够加强对流体流向的扰动程度。进一步的，杆式栅与竖直平面呈10.5°的夹角时，起到的扰动能力最大化，同常规杆式支撑换热器相比，具有10.5°倾角结构的V形周期杆式支撑换热器壳程传热性能提高5.5%左右，压力损失降低6%左右，换热器综合性能提尚12.5%左右。进一步的，设置第三杆式栅和第四杆式栅，形成双V型的周期结构，能够进一步减少流体扰动死角，使得“距杆式支撑区域较远处”这一区域变少甚至消失，进一步强化了流体的扰动能力，改善换热器的性能，达到提高换热器换热能力的目的。进一步的，它还包括拉杆，各杆式栅的定位圈内端设置拉杆孔，所述拉杆依次穿过各杆式栅的拉杆孔，相邻两杆式栅之间的拉杆上套设定距管，方便装卸、维护和清洁，定距管方便杆式栅定位。其具有设计科学、优化局部流体扰动能力、减少流体扰动死角、提高传热系数、换热能力更优的优点。【附图说明】图1是现有杆式支撑换热器壳程流体流动充分发展区域局部截面流线分布图。图2是实施例1中杆式栅排布的结构原理图。图3是实施例1中杆式栅排布的结构示意图之一。图4是实施例1中杆式栅排布的结构示意图之二。图5是实施例1中V形周期杆式支撑换热器传热强化装置壳程流体流动充分发展区域局部截面流线分布图。图6是实施例2中杆式栅排布的结构示意图。图中:1.V形杆式栅组；2.壳体；3.第一杆式栅；4.第二杆式栅；5.挡杆；6.定位圈；7.第三杆式栅；8.第四杆式栅。【具体实施方式】下面通过【具体实施方式】，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。实施例1如图2-5所示，一种V形周期杆式支撑换热器传热强化装置，包括壳体2、安装在壳体2内的管束以及支撑所述管束的N组V形杆式栅组I，每组V形杆式栅组I均包括呈V形排布的第一杆式栅3和第二杆式栅4，N是不小于I的自然数，组数依照换热器的尺寸设置，每组V形杆式栅组I中，所述第一杆式栅3中的杆5横向排布，所述第二杆式栅4中的挡杆5竖向排布，整体上的杆式栅的挡杆5依次按照横、竖交错的顺序排布。以上结构的排布一方面减少了“距杆式支撑区域较远处”这一区域，另一方面，由于杆式栅的布局，导致壳程流体的扰动程度增加，减少了壳程流体扰动死角，明显的提高了传热效率，强化了换热器的性能。随杆式栅与竖直平面夹角(即图2所示的α角)的增大，换热器壳程局部性能得到改善，壳程整体传热系数增加。当杆式栅与竖直平面夹角为10.5 °时，继续增大杆式栅的倾角，换热器壳程传热系数下降，换热器综合性能降低。故α角为10.5 °时，V形周期杆式支撑换热器装置性能达到最优。其他实施例中，所述第一杆式栅3中的挡杆5竖向排布，所述第二杆式栅4中的挡杆5横向排布，杆式栅中的挡杆5依次按照竖、横交错的顺序排布，即该杆式栅排布的规则满足横竖交错布置即可。实施例2如图6所示，本实施例与以上实施例的区别在于:每组V形杆式栅组I还包括设于所述第一杆式栅3和所述第二杆式栅4之间的第三杆式栅7和第四杆式栅8，所述第三杆式栅7与所述第一杆式栅3平行设置，所述第四杆式栅8与所述第二杆式栅4平行设置，所述第三杆式栅7和所述第四杆式栅8呈V形排布，其目的是为了进一步减小“距杆式支撑区域较远处”这一区域，同时，由于增加了杆式栅的数量，壳程流体的扰动程度被进一步加大，性能得到进一步提升。在其它实施例中，可以通过以上形式增加更多杆式栅，使壳程流体的换热性能进一步得到提升。它还包括拉杆，各杆式栅的定位圈内端设置拉杆孔，所述拉杆依次穿过各杆式栅的拉杆孔，相邻两杆式栅之间设置定距管，目的是为了方便装卸、清洗和维护，定距管可以限定杆式栅之间的距离，起到定位作用，也可以通过其它常规的安装方法进行安装。最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本技术进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本技术的【具体实施方式】进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本技术技术方案的精神，其均应涵盖在本技术请求保护的技术方案范围当中。【主权项】1.一种V形周期杆式支撑换热器传热强化装置，其特征在于:包括壳体、安装在壳体内的管束以及支撑所述管束的N组V形杆式栅组，每本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种V形周期杆式支撑换热器传热强化装置，其特征在于：包括壳体、安装在壳体内的管束以及支撑所述管束的N组V形杆式栅组，每组V形杆式栅组均包括呈V形排布的第一杆式栅和第二杆式栅，N是不小于1的自然数。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王珂，许伟峰，董晓琳，刘遵超，靳遵龙，王永庆，刘敏珊，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：新型
国别省市：河南;41
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