带阻流板结构的1/4椭圆折面螺旋折流板换热器制造技术

本实用新型专利技术提供一种带阻流板结构的1/4椭圆折面螺旋折流板换热器，它包括筒体、安装在所述筒体内的由N个折面平板首尾搭接形成的近似螺旋曲面和穿过所述近似螺旋曲面设置的换热管束，所述近似螺旋曲面的每个螺距段包括4块所述折面平板，每块所述折面平板包括平板部和设置于所述平板部外端的折面部，所述折面部的长度为l，所述筒体内部的半径为r，10%≤l/r≤35%；每两个相邻折面平板的相邻边形成三角形间隙区域，所述三角间隙区域处设置阻流板，N是大于1的自然数。该带阻流板结构的1/4椭圆折面螺旋折流板换热器具有设计科学、改善相邻平板的连续性、强化壳程流体的螺旋能力、提升换热性能的优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种换热设备，具体的说，涉及了一种带阻流板结构的1/4椭圆折面螺旋折流板换热器。
技术介绍
管壳式换热器具有结构简单，可靠性高，制造成本低及设计和使用技术成熟等优点，被广泛应用在石油、石化、能源等领域。螺旋折流板换热器的提出，有效的解决了传统弓形折流板换热器存在的流阻大、易结垢、易产生诱导振动等缺点，受到了广泛的关注。由于连续螺旋曲面难以加工，实际使用的螺旋折流板结构大多采用平板依次首尾连接成近似的螺旋曲面。其中，每个螺旋周期包括4块平板的情况最常见，平板的裁剪方式有扇形和1/4椭圆两种方式。1/4椭圆平板裁剪结构见附图1。但是，如附图1和2所示，在这种结构中，相邻折流板1间存在着三角形不连续区域2；且为降低制造难度，折流板1采用平板结构，螺旋连续性差。现有的研究表明，相邻折流板1间的不连续性严重影响换热器性能。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，从而提供一种有设计科学、改善相邻平板的连续性、强化壳程流体的螺旋能力、提升换热性能的带阻流板结构的1/4椭圆折面螺旋折流板换热器。为了实现上述目的，本技术所采用的技术方案是：一种带阻流板结构的1/4椭圆折面螺旋折流板换热器，包括筒体、安装在所述筒体内的由N个折面平板首尾搭接形成的近似螺旋曲面和穿过所述近似螺旋曲面设置的换热管束，所述近似螺旋曲面的每个螺距段包括4块所述折面平板，每块所述折面平板包括平板部和设置于所述平板部外端的折面部，所述折面部的长度为l ，所述筒体内部的半径为r ，10%≤l / r ≤35%，每块所述折面平板通过折面部与相邻折面平板的平板部连接；每两个相邻折面平板的相邻边形成三角形间隙区域，所述三角间隙区域处设置阻流板， N是大于1的自然数。基上所述，所述阻流板的长度为r – l 。基上所述，所述折面平板的螺旋角度为15°。基上所述，所述折面平板和所述阻流板焊接或铆接固定。基上所述，所述阻流板的外端与相邻的两块折面平板之间留设开口。本技术相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本技术采用弯折的折面平板做折流板，折面部设置在外端，即与相邻的折面平板的平板部的连接处，对壳程流体形成导向作用，增强螺旋能力，同时，也从结构上缩短了近似螺旋曲面的螺距。在相邻的折面平板之间的三角间隙区域设置阻流板，防止壳程流体从三角间隙区域流过，更进一步的增强了螺旋导流能力。折面部长度与筒内半径的比值10%≤l / r ≤35%时，螺旋导向的效果最佳，最大化的提升螺旋过程的流畅性，使得换热器壳程整体和局部的螺旋流动更加均匀。进一步的，阻流板长度为r – l ，阻流板完全堵住三角间隙区域，导流效果更好。进一步的，为避免相邻两折面平板的折面部和平板部以及阻流板连接于一处导致的结构复杂、制造难度大、容易出现应力集中等现象，将阻流板的外端不完全封闭三角形间隙区域，留设开口，缓解该处结构的压力。其具有有设计科学、改善相邻平板的连续性、强化壳程流体的螺旋能力、提升换热性能的优点。附图说明图1是
技术介绍
中现有的1/4椭圆平板裁剪方法的示意图。图2是
技术介绍
中现有的1/4椭圆螺旋折流板周期结构示意图；图3-1是实施例1中折面平板的正视图。图3-2是实施例1中折面平板的俯视图。图4是实施例1中相邻折面平板连接的结构示意图。图5是实施例1中带阻流板结构的1/4椭圆折面螺旋折流板换热器的结构示意图。图6-1是常规螺旋折流板换热器壳程流动充分发展段壳程纵向截面速度矢量图。图6-2是常规螺旋折流板换热器壳程流动充分发展段壳程中心横截面速度矢量图。图7-1是实施例1中带阻流板结构的1/4椭圆折面螺旋折流板换热器壳程流动充分发展段壳程纵向截面速度矢量图。图7-2是实施例1中带阻流板结构的1/4椭圆折面螺旋折流板换热器壳程流动充分发展段壳程中心横截面速度矢量图。图8是实施例2中相邻折面平板连接的结构示意图。图中：1.折流板；2.三角形不连续区域；3.折面平板；4.平板部；5.折面部；6.阻流板；7.筒体；8.换热管束；9.开口。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3-5所示，一种带阻流板结构的1/4椭圆折面螺旋折流板换热器，包括筒体7、安装在所述筒体7内的由N个折面平板3首尾搭接形成的近似螺旋曲面和穿过所述近似螺旋曲面设置的换热管束8，所述螺旋曲面包括N段螺距段，具体段数视使用环境而定，每个螺距段包括4块所述折面平板3，每块所述折面平板3包括平板部4和设置于所述平板部4外端的折面部5，所述折面部5的长度为l ，所述筒体7内部的半径为r ，每块所述折面平板3通过折面部5与相邻折面平板3的平板部4连接。每两个相邻折面平板3的相邻边形成三角形间隙区域，所述三角间隙区域处设置阻流板6，所述折面平板3和所述阻流板6焊接或铆接固定，所述阻流板6的长度为r – l ，N是大于1的自然数。通过阻流板6的设置，以及折流板设计为有折面部5结构的折面平板，改善了常规螺旋折流板结构不连续的情况，对壳程流体进行螺旋导流，壳程整体和局部表现为更加均匀的螺旋流动，最终达到强化换热器传热性能的目的。如图7-1和图7-2所示，当所述折面平板3的螺旋角度为15°，l /r = 20%，壳程雷诺数为3800时得壳程流动充分发展段壳程纵向截面和壳程中心横截面速度矢量图，将其对比图6-1和图6-2中常规螺旋折流板换热器壳程流动充分发展段壳程纵向截面和壳程中心横截面速度矢量图可以看出，流体的螺旋连续性更加均匀，解决了现有的螺旋折流板换热器中相邻折流板的不连续性导致的严重影响换热性能的问题。采用折面平板3，减小了近似螺旋曲面的螺距，导流作用增加，换热器壳程整体及局部螺旋流动状态和螺旋流动强度均得到明显的增强和改善。同时，通过对比研究可知，壳程雷诺数为2200~6200时，带阻流板结构的1/4椭圆折面螺旋折流板换热器壳程传热系数、压降和综合性能较常规螺旋折流板壳程传热系数、压降和综合性能分别升高19.26%~24.67%、6.08%~47.14%和4.45%~8.95%。其中，壳程传热系数和综合性能的增加幅度均随雷诺数的增加而增加，随着壳程雷诺数的增大，带阻流板结构的1/4椭圆折面螺旋折流板换热器壳程性能更优。因此，带阻流板结构的1/4椭圆折面螺旋折流板换热器能够有效强化换热器传热。实施例2如图8所示，所述阻流板6的外端与相邻的两块折面平板3之间留设开口9，即阻流板6的外端不完全封闭三角形间隙区域，其目的是为了避免相邻两折面平板3的折面部5和平板部4以及阻流板6连接于一处导致的结构复杂、制造难度大、容易出现应力集中等现象，缓解该处结构的压力。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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带阻流板结构的1/4椭圆折面螺旋折流板换热器，其特征在于：它包括筒体、安装在所述筒体内的由N个折面平板首尾搭接形成的近似螺旋曲面和穿过所述近似螺旋曲面设置的换热管束，所述近似螺旋曲面的每个螺距段包括4块所述折面平板，每块所述折面平板包括平板部和设置于所述平板部外端的折面部，所述折面部的长度为l ，所述筒体内部的半径为r ，10%≤l /r ≤35%，每块所述折面平板通过折面部与相邻折面平板的平板部连接；每两个相邻折面平板的相邻边形成三角形间隙区域，所述三角间隙区域处设置阻流板， N是大于1的自然数。

【技术特征摘要】
1.一种带阻流板结构的1/4椭圆折面螺旋折流板换热器，其特征在于：它包括筒体、安装在所述筒体内的由N个折面平板首尾搭接形成的近似螺旋曲面和穿过所述近似螺旋曲面设置的换热管束，所述近似螺旋曲面的每个螺距段包括4块所述折面平板，每块所述折面平板包括平板部和设置于所述平板部外端的折面部，所述折面部的长度为l ，所述筒体内部的半径为r ，10%≤l /r ≤35%，每块所述折面平板通过折面部与相邻折面平板的平板部连接；每两个相邻折面平板的相邻边形成三角形间隙区域，所述三角间隙区域处设置阻流板， N是大于1的自然数。2.根据权利要求1所述的带阻流板结构的1/4椭圆折面螺旋折...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珂，刘遵超，王永庆，许伟峰，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：新型
国别省市：河南;41