一种管径变化换热器均衡流量设计方法技术

本发明专利技术提供了一种管径变化换热器均衡流量设计方法，所述换热器包括上下集管以及设置在上下集管之间的换热管；在换热管内设置分隔装置，所述分隔装置是片状结构，所述片状结构在换热管的横截面上设置；所述换热器包括进口管和出口管，所述进口管设置在下集管的中间位置，出口管设置在上集管的中间位置；不同的换热管的管径不同，随着距离进口管的距离越远，所述的换热管管径越大。本发明专利技术通过如此设置，使得距离进口管越近，则因为换热管管径小，则造成流体流动的阻力变大，从而使得流体向流动阻力小的换热管内流动，使得流体向着距离进口管的距离越远位置的换热管内流动，从而使得流体分配均匀。

A design method of equilibrium flow of heat exchanger with diameter change

【技术实现步骤摘要】
一种管径变化换热器均衡流量设计方法本专利技术是申请日2018年07月20日、申请号2018108092067、专利技术名称“分隔装置不均匀设置的管壳式换热器”的分案申请。
本专利技术涉及换热器，尤其是涉及一种管壳式换热器。
技术介绍
汽液两相流换热广泛地存在于各种换热装置中，汽液两相流在换热过程中因为汽相的存在，会导致换热效率低，恶化换热，流体流动过程不稳定，而且会导致水锤现象的发生。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气团空间，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。本专利技术人在前面申请中也设计了多种解决上述问题的换热器装置，例如多管式，但是此种装置在运行中发现，因为管子之间是紧密结合在一起，因此三根管子之间形成的空间A相对较小，因为空间A是三根管子的凸弧形成，因此空间A的大部分区域狭窄，会造成流体难于进入通过，造成流体短路，从而影响了流体的换热，无法起到很好的稳流作用。同时因为上述结构的多根管子组合在一起，制造困难。再例如2017102671998结构，虽然该结构解决了流体短路现象，但是却存在流通面积大大缩小的问题，导致流动阻力的增加。再例如2017103224953的环形分隔装置，环形结构中分隔装置采用环形结构，导致整体上分隔装置环空在周向上分隔不均匀，而且因为存在环形结构，使得环空的四个夹角的位置出现了小于90度的锐角，这会导致在小于90度的锐角部分存在流体流动短路的问题。正常的换热器设计中，换热管外部翅片高度基本相同，没有考虑具体换热情况变化导致的翅片的变化。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，提供了一种新的产生蒸汽的换热器，从而解决换热管换热的情况下的存在的稳流不均匀的换热问题。使得汽体和液体充分进行混合，提高了换热效果。
技术实现思路
本专利技术提供了一种新的换热管换热器，从而解决前面出现的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种产生蒸汽的管壳式换热器，所述换热器包括上下集管以及设置在上下集管之间的换热管；所述换热器包括进口管和出口管，所述进口管设置在下集管上，出口管设置在上集管上，所述换热器包括热源进口和热源出口，热源从热源进口进入，与换热管内的流体进行换热，然后从热源出口流出，换热管内的流体加热成蒸汽，从出口管流出，在换热管的管壁的外部设置翅片，所述翅片设置在横向上，所述翅片为直板状，翅片的平面方向沿着热源的流动方向，沿着换热管内流体的流动方向，翅片高度不断的增加。作为优选，沿着换热管内流体的流动方向，翅片高度增加的幅度越来越大。一种产生蒸汽的管壳式换热器，所述换热器包括上下集管以及设置在上下集管之间的换热管；所述换热器包括进口管和出口管，所述进口管设置在下集管上，出口管设置在上集管上，所述换热器包括热源进口和热源出口，热源从热源进口进入，与换热管内的流体进行换热，然后从热源出口流出，换热管内的流体加热成蒸汽，从出口管流出，所述换热管内设置分隔装置，所述分隔装置是片状结构，所述片状结构在换热管的横截面上设置；所述分隔装置为正方形通孔和正八边形通孔组成，所述正方形通孔的边长等于正八边形通孔的边长，所述正方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间隔的边分别是四个不同的正方形通孔的边。作为优选，换热管是正方形管。作为优选，换热管内设置多个分隔装置，相邻分隔装置之间的距离为S1，正方形通孔的边长为L1，换热管的边长为L2，满足如下要求：S1/L2=a*(L1/L2)2+b*(L1/L2)-c其中a,b,c是参数，其中39.8<a<40.1,9.19<b<9.21，0.43<c<0.44；9<L2<58mm；1．9<L1<3.4mm；15<S1<31mm。进一步优选，a=39.87,b=9.20.c=0.432不同的换热管内的正方形通孔的边长不同，随着距离进口管的距离越远，所述的正方形通孔的边长越大。作为优选，随着距离进口管的距离越远，所述的正方形通孔的边长变大的幅度越来越高。作为优选，距离进口管最远处的换热管内的正方形通孔的边长是距离进口管最近处的扁平换热管内的正方形通孔的边长的1.1-1.2倍。作为优选，距离进口管最远处的正方形通孔的边长是距离进口管最近处的正方形通孔的边长的1.15倍。作为优选，所述分隔装置包括下面两种类型中的至少一种，第一种类型是正方形中心分隔装置，正方形通孔位于换热管的中心，第二种类型是正八边形中心分隔装置，正八边形通孔位于换热管的中心。作为优选，相邻设置的分隔装置类型不同。作为优选，a=42.54,b=6.383，c=0.2438。与现有技术相比较，本专利技术的扁平换热管具有如下的优点：1）本专利技术提供一种新式管壳式蒸汽换热器，因为随着流动的流动，内外温差相差越来越小，吸热能力越来越差，通过增加翅片高度，从而增加翅片的换热面积，以增加吸热量，使得整体上的吸热量达到均匀化。2）本专利技术提供了一种新式正方形通孔和正八边形通孔相结合的新式结构的分隔装置产生蒸汽的管壳式换热器，通过正方形和正八边形，使得形成的正方形孔和正八边形孔的边形成的夹角都是大于等于90度，从而使得流体能够充分流过每个孔的每个位置，避免或者减少流体流动的短路。本专利技术通过新式结构的分隔装置将两相流体分离成液相和汽相，将液相分割成小液团，将汽相分割成小气泡，抑制液相的回流，促使汽相顺畅流动，起到稳定流量的作用，具有减振降噪的效果，提高换热效果。相对于现有技术中的分隔装置，进一步提高稳流效果，强化传热，而且制造简单。3）本专利技术通过设置正方形通孔的边长随着距离进口管的变化，使得流体向流动阻力小的距离进口管远的换热管内流动，从而使得流体在换热管内分配均匀，提高了换热效率，提高了使用寿命。4）本专利技术通过合理的布局，使得正方形和正八边形通孔分布均匀，从而使得整体上的横街面上的流体分割均匀，避免了现有技术中的环形结构沿着周向的分割不均匀问题。5）本专利技术通过正方形孔和正八边形孔的间隔均匀分布，从而使得大孔和小孔在整体横截面上分布均匀，而且通过相邻的分隔装置的大孔和小孔的位置变化，使得分隔效果更好。6）本专利技术通过设置分隔装置为片状结构，使得分隔装置结构简单，成本降低。7）本专利技术通过在换热管内流体流动方向上设置相邻分隔装置之间的距离、分隔装置的孔的边长、换热管的管径、管间距等参数大小的规律变化，研究了上述参数的最佳的关系尺寸，从而进一步达到稳流效果，降低噪音，提高换热效果。8）本专利技术通过对环形分隔装置各个参数的变化导致的换热规律进行了广泛的研究，在满足流动阻力情况下，实现减振降噪的效果的最佳关系式。附图说明图1是本专利技术换热器的结构示意图。图2本专利技术分隔装置结构示意图。图3是本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管径变化换热器均衡流量设计方法，所述换热器包括上下集管以及设置在上下集管之间的换热管；所述换热器包括进口管和出口管，所述进口管设置在下集管上，出口管设置在上集管上，所述换热器包括热源进口和热源出口，热源从热源进口进入，与换热管内的流体进行换热，然后从热源出口流出，换热管内的流体加热成蒸汽，从出口管流出，其特征在于：在换热管内设置分隔装置，所述分隔装置是片状结构，所述片状结构在换热管的横截面上设置；所述换热器包括进口管和出口管，所述进口管设置在下集管的中间位置，出口管设置在上集管的中间位置；所述换热管设计方法如下：不同的换热管的管径不同，随着距离进口管的距离越远，所述的换热管管径越大。/n

【技术特征摘要】
1.一种管径变化换热器均衡流量设计方法，所述换热器包括上下集管以及设置在上下集管之间的换热管；所述换热器包括进口管和出口管，所述进口管设置在下集管上，出口管设置在上集管上，所述换热器包括热源进口和热源出口，热源从热源进口进入，与换热管内的流体进行换热，然后从热源出口流出，换热管内的流体加热成蒸汽，从出口管流出，其特征在于：在换热管内设置分隔装置，所述分隔装置是片状结构，所述片状结构在换热管的横截面上设置；所述换热器包括进口管和出口管，所述进口管设置在下集管的中间位置，出口管设置在上集管的中间...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冠敏，邱燕，张毅，王效嘉，张宏涛，孙秀青，靳印涵，陈晓东，韩小岗，李咸安，朱国梁，江程，李言伟，张国庆，焦敏，许吉凯，张海静，魏晓蔚，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37