一种两相流管壳式换热器及其稳定装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种两相流管壳式换热器及其稳定装置，包在换热器流体入口管和/或出口管上设置套筒式两相流稳定装置，所述两相流稳定装置包括芯体，所述芯体包括多个同心管和肋片，所述肋片连接相邻的同心管。本发明专利技术具有减振降噪功能的非能动两相流动稳定装置能够在不依赖外部动力或电源的情况下，将两相流体分离成液相和气相，将液相分割成小液团，将气相分割成小气泡，抑制液相的回流，促使气相顺畅流动，起到稳定流量的作用，具有减振降噪的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种两相流管壳式换热器及其稳定装置
本专利技术涉及一种两相流动换热装置及其稳定装置，具体涉及一种具有减弱流动管道振动、降低噪声水平功能的两相流动稳定装置。
技术介绍
两相流动及不稳定现象广泛地存在于换热装置、科研实验装置和工业生产设备中，例如流体进入换热设备会产生空间扩大导致的水锤现象，同是因为大量的产生，还会恶化换热。当两相工质的汽液相没有均匀混合且不连续流动时，大尺寸的液团会高速地占据汽团空间，导致两相流动不稳定，从而剧烈地冲击设备与管道，产生强烈震动和噪声，严重地威胁设备运行安全。已有的水锤消除或缓解装置大多是面向强迫循环回路，解决单相水锤问题，集中在防水锤止回阀工业领域，如“一种叶轮式防水锤静音止回阀”(专利号：ZL200910214544.7)，设置了整流罩、导流体和弹簧等复杂结构，可不考虑流阻因素，解决了止回阀关闭时产生的单相水锤现象。再例如CN101639374A公开的多相流整流装置，其中设置多管管子，上述结构复杂，费材料，成本高，因此逐渐不适应节能环保的需要。针对上述问题，本专利技术提供了一种新的换热装置及其新式结构的两相流稳定装置，从而解决上述的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一套新的换热装置以及两相流动稳定装置，在管道内存在两相流动时，减弱管道的振动，降低噪声水平，同时提高热交换能力。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种两相流管壳式换热器，包括壳体，所述壳体两端分别设置封头，所述至少一个封头上设置两相流流体入口管，在流体入口管上设置套筒式两相流稳定装置，所述两相流稳定装置包括芯体，所述芯体包括多个同心管和肋片，所述肋片连接相邻的同心管。作为优选，所述同心管和肋片上设置连通孔。一种设置在两相流管道内的套筒式两相流稳定装置，包括芯体，所述芯体包括多个同心管和肋片，所述肋片连接相邻的同心管，从而在同心管和肋片之间形成多个小流道。作为优选，所述同心管和肋片上设置连通孔。作为优选，从管中心向外，相邻管之间的距离越来越小。作为优选，从管中心向外，相邻管之间的距离越来越小的幅度不断的增加。作为优选，小流道的截面积满足下列关系：Ai,上≤Ai,下(2)式中，Ai为第i个小流道的流通面积,单位为mm2；N为小流道数量；ηA为面积比，根据管道尺寸和流动情况，通过优选实验获得，见经验公式3，ηA<1；A0为管道的流通面积,单位为mm2。其中，式(1)的数学意义是全部管子的截面积总和大于或等于管道截面的ηA倍；式(2)是上层管子的截面积小于或等于下层管子的截面积。一种两相流管道，所述管道内设置前面所述的稳定装置，所述稳定装置在管道内采取间隔的布置方式，在间隔式布置方式中，芯体结构的长度、间隔的距离满足下列关系：Li≥Li,0(4)Xi≤Xi,0(5)式中，Li为第i个芯体的长度,单位为mm；Li,0为第i个芯体的最小允许长度,单位为mm，通过实验获取，见经验公式7；N为芯体的数量；Xi为第i个间隔的距离,单位为mm；Xi，0为第i个间隔的允许最大距离,单位为mm，通过实验获取，见经验公式8；M为间隔的数量；ηL为长度比，根据管道尺寸和流动情况，通过优选实验获得，见经验公式9，ηL≤1，其中，式(6)的数学意义是全部芯体的长度总和大于的管道长度的ηL倍。一种两相流管壳式换热器，包括壳体，所述壳体两端分别设置封头，所述至少一个封头上设置两相流流体入口管，在流体入口管上设置入口管法兰，所述入口管法兰和管道法兰连接，其特征在于，在入口管法兰和管道法兰之间对夹套筒式两相流稳定装置，所述两相流稳定装置包括芯体，所述芯体包括多个同心管和肋片，所述肋片连接相邻的同心管。与现有技术相比较，本专利技术的具有如下的优点：1)具有减振降噪功能的非能动两相流动稳定装置能够在不依赖外部动力或电源的情况下，将两相流体分离成液相和气相，将液相分割成小液团，将气相分割成小气泡，抑制液相的回流，促使气相顺畅流动，起到稳定流量的作用，具有减振降噪的效果。2)将本专利技术设置在两相流换热器的入口管中，可以将将气相分割成小气泡，避免气相的增加，促使气相顺畅流动，保证进入换热器的换热管内的气相均匀，能够使得换热均匀，避免局部温度过高或者过低，从而提高换热效果。3)芯体结构是非能动两相流动稳定装置的核心部件，能够将管道单一大流道分隔成若干数量的小流道。其中，小流道的截面积满足前面的公式(1)、(2)、(3)，满足上述关系，有利于保证将两相流体分离成液相和气相，将液相分割成小液团，将气相分割成小气泡的效果。4)套筒式芯体由若干数量的同心管排列组合而成，利用同心管和肋片将截面积较大的环形通过进一步分隔成截面积较小的扇形流道，满足装置的功能要求。套筒式芯体具有节省材料的特点。套筒式芯体的同心管和肋片上设置的若干小孔，有利于进一步稳定两相流动。5)在间隔式布置方式中，芯体结构的长度、间隔的距离满足公式(4)、(5)、(6)，有利于防止分割后的小气泡和小液团重新聚合，抑制液相的回流，促使气相顺畅流动，提高稳定流量的作用效果。6)对于对夹式芯体固定方式，不影响管道外部环境和接口，具有拆装简易的特点，既能适用于新建装置，又能适用于装置改造。附图说明图1是本专利技术的两相流换热器的结构示意图；图2是本专利技术的两相流稳定装置的结构示意图；图3本专利技术两相流稳定装置间断式布置方式示意图；图4是本专利技术两相流稳定装置安装方式示意图。附图标记如下：芯体1，管道2，同心管3，肋片4，壳体5，封头6、7，入口管8，出口管9，换热管10，小流道11具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。本文中，如果没有特殊说明，涉及公式的，“/”表示除法，“×”、“*”表示乘法。没有特殊说明，本申请中的参数的长度单位为mm，面积单位为mm2。图2展示了一种设置在两相流管道内的套筒式两相流稳定装置，所述稳定装置包括芯体1，所述芯体1设置在管道2内，所述芯体包括多个同心管3和肋片4，所述肋片4连接相邻的同心管3，从而在同心管和肋片之间形成多个小流道11。上述的两相流动稳定装置能够在不依赖外部动力或电源的情况下，将两相流体分离成液相和气相，将液相分割成小液团，将气相分割成小气泡，抑制液相的回流，促使气相顺畅流动，起到稳定流量的作用，具有减振降噪的效果。套筒式芯体由若干数量的同心管排列组合而成，与现有技术的设置多根管子的两相流芯体对比，利用同心管和肋片将截面积较大的环形通过进一步分隔成截面积较小的扇形流道，满足装置的功能要求。套筒式芯体具有节省材料的特点。作为优选，所述同心管和肋片上设置连通孔。套筒式芯体1的同心管3和肋片4上设置的若干小孔。通过设置小孔，可以保证相邻的流道互相连通，能够均匀流道之间的压力，使得高压流道的流体流向低压，同时也可以在流体流动的同时进一步分隔液相和气相，有利于进一步稳定两相流动。作为优选，从管中心向外，相邻同心管3之间的距离越来越小。通过实验发现，铜鼓相邻的同心管之间的距离越来越小，即同心管3外径增加的幅度越来越小，能够进一步起到稳定流量的作用，具有减振降噪的效果。相对于正常的设置，能够提高15－20％左右。作为优选，从管中心向外，相邻管3之间的距离越来越小的幅度不断的增加。通过实验发现，通过如此设置，能够进一步提高大约5％左右。作为优选，小流道的截本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两相流管壳式换热器，包括壳体，所述壳体两端分别设置封头，所述至少一个封头上设置两相流流体入口管，其特征在于，在流体入口管和/或出口管上设置套筒式两相流稳定装置，所述两相流稳定装置包括芯体，所述芯体包括多个同心管和肋片，所述肋片连接相邻的同心管。

【技术特征摘要】
1.一种两相流管壳式换热器，包括壳体，所述壳体两端分别设置封头，所述至少一个封头上设置两相流流体入口管，其特征在于，在流体入口管和/或出口管上设置套筒式两相流稳定装置，所述两相流稳定装置包括芯体，所述芯体包括多个同心管和肋片，所述肋片连接相邻的同心管。2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述同心管和肋片上设置连通孔。3.一种设置在两相流管道内的套筒式两相流稳定装置，包括芯体，所述芯体包括多个同心管和肋片，所述肋片连接相邻的同心管，从而在同心管和肋片之间形成多个小流道。4.如权利要求3所述的稳定装置，其特征在于，所述同心管和肋片上设置连通孔。5.如权利要求3所述的稳定装置，其特征在于，从管中心向外，相邻管之间的距离越来越小。6.如权利要求4所述的稳定装置，其特征在于，从管中心向外，相邻管之间的距离越来越小的幅度不断的增加。7.如权利要求3所述的稳定装置，其特征在于，小流道的截面积满足下列关系：Ai,上≤Ai,下(2)式中，Ai为第i个小流道的流通面积,单位为mm2；N为小流道数量；ηA为面积比，ηA<1；A0为管道的流通面积,单位为mm2。8.一种两相流管道，所述管道内设置权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：周慧辉，徐建军，黄彦平，唐瑜，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：四川,51