本发明专利技术提供了一种管壳式换热器的结构优化方法，包括壳体，所述壳体两端分别设置封头，所述封头和壳体的连接位置设置管板，热交换管连接两端的管板，所述热交换管包括外管和设置在外管内的内核部件，所述内核部件在热交换管延伸的方向上延伸；内核部件设置电加热元件，电热元件的加热功率根据结构进行优化。本发明专利技术通过数值模拟和大量实验，确定了不同层的电加热功率的最优的比例关系，进一步提高了加热均匀度和加热效率，也为此种结构的热交换管的设计提供了一个最佳的参考依据。
【技术实现步骤摘要】
一种管壳式换热器的结构优化方法
本专利技术涉及一种管壳式换热器，尤其是涉及一种产生不同温度的热水的管壳式换热器。
技术介绍
目前,管壳式换热器是能源工程项目中使用最为广泛的换热器结构形式,其用量占全部换热器用量的70%，属于间壁式换热器的一种。管壳式换热器的特点是换热器结构牢固,使用可靠；历史悠久,制造使用的各技术环节已达到成熟；适应性较高,使用范围大。传统的管壳式换热器壳程采用冷源和热源交换的方式进行加热，一般情况下就是将一种流体温度升高同时将另一种流体温度下降。但是无法实现同时将两种流体同时加热。此外，为改进和提高换热器工作效率以达到节能降耗的目的,最为重要的手段就是改善其内部流体的流动形态,因为此因素对管壳式换热器传热性能和动力消耗起着决定作用。由于内部换热介质有着多种流动形态,其主要区别在与对管束的冲刷流动上,所以以此为依据,可以把这些流动的形态为横向流、纵向流和螺旋流。针对上述问题，本专利技术在前面专利技术的基础上进行了改进，提供了一种新的换热器，从而解决换热器仅能实现一种流体加热温度。同时在管内设置加热内核部件，通过设置内核部件的形状，使得流体在热交换管内充分进行加热，提高了换热效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新式结构的换热器，通过该种结构换热器，能够实现将两种流体同时加热，同时设置内部的加热内核部件，起到强化传热的效果。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种管壳式换热器的结构优化方法，包括壳体，所述壳体两端分别设置封头，所述封头和壳体的连接位置设置管板，热交换管连接两端的管板，所述热交换管包括外管和设置在外管内的内核部件，所述内核部件在热交换管延伸的方向上延伸；内核部件设置电加热元件，第一层的每个电热元件的加热功率是W1，第二层的每个电热元件的加热功率是W2，所述的内核部件长度是L1，正四边形通道的边长为L2，则满足下面的要求：W2/W1=a-b*LN(L1/L2)；其中a,b是参数，2.978<a<2.982,0.79<b<0.81；1.15<W2/W1<1.75；5.0<L1/L2<9.0；单根热交换管的第一层和第二层的总加热功率为M，300W<M<500W。作为优选，a=2.98，b=0.80。作为优选，1.3<W2/W1<1.5；6.9<L1/L2<7.5；一种管壳式换热器的结构优化方法，包括壳体，所述壳体两端分别设置封头，所述封头和壳体的连接位置设置管板，热交换管连接两端的管板，所述热交换管包括外管和设置在外管内的内核部件，所述内核部件在热交换管延伸的方向上延伸；内核部件设置电加热元件，相邻内核部件之间的距离为S1，正四边形的边长为L2，内核部件为正四边形截面，内核部件正四边形截面的边长为B2，满足如下要求：10*L2/B2=a-b*(S1/B2);其中a,b是参数，其中0.95<a<0.96,0.16<b<0.17；120<B2<280mm；8<L2<30mm；29<S1<110mm。作为优选，a=0.9562,b=0.163;作为优选，随着L2/B2的增加，a越来越大，b越来越小。一种管壳式换热器，包括壳体，所述壳体两端分别设置封头，所述封头和壳体的连接位置设置管板，热交换管连接两端的管板，所述热交换管包括外管和设置在外管内的内核部件，所述内核部件在热交换管延伸的方向上设置多个，内核部件中设置电热元件，沿着热交换管内流体的流动的方向，热交换管的管径不断的增加的幅度越来越大。一种管壳式换热器，包括壳体，所述壳体两端分别设置封头，所述封头和壳体的连接位置设置管板，热交换管连接两端的管板，所述热交换管包括外管和设置在外管内的内核部件，所述内核部件在热交换管延伸的方向上延伸；所述内核部件为正四边形通孔和正八边形通孔组成，所述正四边形通孔的边长等于正八边形通孔的边长，所述正四边形通孔的四个边分别是四个不同的正八边形通孔的边，正八边形通孔的四个互相不连接的边分别是四个不同的正四边形通孔的边；正四边形通孔中设置电热元件。作为优选，所述热交换管的横截面是正四边形。作为优选，所述热交换管内壁设置凹槽，所述内核部件的外端设置在凹槽内。作为优选，热交换管为多段结构焊接而成，多段结构的连接处设置内核部件。作为优选，所述的电热元件是电阻加热器。作为优选，电阻加热器填充整个正四边形通道。作为优选，所述内核部件沿着热交换管延伸方向间隔设置为多个。作为优选，距离热交换管的进口越远，则单位长度的电阻加热器的加热功率越大。作为优选，距离热交换管的进口越远，则单位长度的电阻加热器的加热功率越来越大的幅度不断的增加。作为优选，所述内核部件中心为正八边形通道，所述正四边形通道为围绕内核部件的两层结构，最外层是正八边形通道，所述外管的边长为8倍的正四边形通道的边长。作为优选，所述第一层的每个电热元件的加热功率是W1，第二层的每个电热元件的加热功率是W2，所述的内核部件长度是L1，正四边形的边长为L2，则满足下面的要求：W2/W1=a-b*LN(L1/L2)；其中a,b是参数，2.978<a<2.982,0.79<b<0.81；1.15<W2/W1<1.75；5.0<L1/L2<9.0；单根热交换管的第一层和第二层的总加热功率为M，300W<M<500W。作为优选，a=2.98，b=0.80。与现有技术相比较，本专利技术的具有如下的优点：1）本专利技术通过数值模拟和大量实验，确定了不同层的电加热功率的最优的比例关系，进一步提高了加热均匀度和加热效率，也为此种结构的热交换管的设计提供了一个最佳的参考依据。2）本专利技术设计了一种新式内核部件加热结构的管壳式换热器，通过此种结构，能够实现快速提供热流体，而且该管壳式换热器具有加热迅速、温度分布均匀、安全可靠的功能，提高了加热效率。3）本专利技术通过设置热交换管内电热元件距离热交换管入口的加热功率的变化，进一步提高了加热均匀度和加热效率。4)本专利技术设计了热交换管内内核部件的竖直方向间隔分布，可以进一步的提高加热效率。5）本专利技术设计了热交换管内不同的电热元件加热功率沿着热交换管长度方向的变化，能够进一步提高装置的安全性能和加热性能。6）本专利技术通过数值模拟和大量实验，确定了内核部件的各个尺寸的最优关系，进一步提高了加热均匀度和加热效率。附图说明图1是本专利技术的管壳式换热器的结构示意图；图2是本专利技术的管壳式换热器的热交换管结构示意图；图3是热交换管内核部件横切面结构示意图。图4是图3热交换管内内核部件A－A截面示意图。图5是热交换管横向切面示意图。图6是本专利技术分隔装置在热交换管内布置的示意图。附图标记如下：前封头1，封头法兰2，前管板3，壳体4，内核部件5，热交换管6、后管板7，封头法兰8，后封头9，支座10，支座11，管程入口管12，管程出口管13，壳程入口管14，壳程出口管15，电热元件16，正四边形通孔51，正八边形通孔52，边53。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。如图1所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种管壳式换热器的结构优化方法，包括壳体，所述壳体两端分别设置封头，所述封头和壳体的连接位置设置管板，热交换管连接两端的管板，所述热交换管包括外管和设置在外管内的内核部件，所述内核部件在热交换管延伸的方向上延伸；内核部件设置电加热元件，第一层的每个电热元件的加热功率是W1，第二层的每个电热元件的加热功率是W2，所述的内核部件长度是L1，正四边形通道的边长为L2，则满足下面的要求：W2/W1=a‑b*LN(L1/L2)；其中a,b是参数，2.978
【技术特征摘要】
1.一种管壳式换热器的结构优化方法，包括壳体，所述壳体两端分别设置封头，所述封头和壳体的连接位置设置管板，热交换管连接两端的管板，所述热交换管包括外管和设置在外管内的内核部件，所述内核部件在热交换管延伸的方向上延伸；内核部件设置电加热元件，第一层的每个电热元件的加热功率是W1，第二层的每个电热元件的加热功率是W2，所述的内核部件长度是L1，正四边形通道的边长为L2，则满足下面的要求：W2/W1=a-b*LN(L1/L2)；其中a,b是参数，2.978<a<2.982,0.79<b<0.81；1.15<W2/W1<1.75；5.0<L1/L2<9.0；单根热交换管的第一层和第二层的总加热功率为M，300W<M<500W。2.如权利要求1所述的管壳式换热器结构优化方法，a=2.98，b=0.80。3.如权利要求1所述的管壳式换热器结构优化方法，1.3<W2/W1<1.5；6.9<L1/L2<7.5。4.一种管壳式换热器的结构优化方法，包括壳体，所述壳体两端分别设置封头，所述封头和壳体的连接位置设置管板，热交换管连接两端的管板，所述热交换管包括外管和设置在外管内的内核部件，所述内核部件在热交换管延伸的方向上延伸；内核部件设置电加热元件，相邻内...
【专利技术属性】
技术研发人员：张丽荣，赵炜，
申请(专利权)人：青岛金玉大商贸有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37
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