压缩空气冷却用非连续螺旋折流板换热器制造技术

本发明专利技术提供了一种压缩空气冷却用非连续螺旋折流板换热器，其能解决现有螺旋折流板换热器存在漏流现象、中心区域换热效率低以及加工难度大的问题。其包括呈圆筒状的外壳体，外壳体的两端固接有管板，管板外侧连接有管箱，外壳体内沿轴向设有螺旋折流板和换热管束，换热管束穿过螺旋折流板和管板与管箱连通；其还包括与外壳体同轴设置且呈圆筒状的内壳体，内壳体的两端分别与两个管板固接，外壳体与内壳体的直径比为2：1~5：1；螺旋折流板固定安装在外壳体和内壳体之间，螺旋折流板由至少四块扇形平板呈螺旋布置而成，且相邻两个扇形平板沿外壳体的轴向投影边缘重合。

Discontinuous helical baffles heat exchanger for compressed air cooling

【技术实现步骤摘要】
压缩空气冷却用非连续螺旋折流板换热器
本专利技术涉及热交换设备领域，具体为一种压缩空气冷却用非连续螺旋折流板换热器。
技术介绍
据《中国压缩空气干燥净化行业产销需求与转型升级分析报告前瞻》数据，压缩空气是为仅次于电力的第二大动力能源，其应用范围遍及生物发酵、石油、化工、食品、医药等行业和部门。但由于压缩空气中含有大量水份，不能被直接利用，因此往往需要对其进行冷却除水后再加温整定成合格气体，压缩空气的冷却可以采用换热器。传统的管壳式换热器由于折流板阻挡等原因，在折流板与壳体连接处的背风面，壳程流体反混严重，部分流体不能充分参与传热，使传热效率降低，因此工业中常采用螺旋折流板换热器代替管壳式换热器来冷却压缩空气。螺旋折流板换热器一般由壳程、管板、换热管、螺旋折流板和管箱等部件组成。理想的螺旋折流板应具有连续的螺旋曲面，但由于加工困难，目前所采用的折流板，一般由若干个1/4的扇形平面板替代曲面相间连接，形成近似的螺旋面，这样的折流板被称为非连续螺旋折流板。换热器工作时，壳程流体在螺旋折流板构成的螺旋通道内流动，螺旋通道内的流体是依靠离心力作用的，故其中心区域为流体的低流速区，对于非连续螺旋折流板，相邻两块折流板的搭接处通常具有间隙，该间隙的存在会导致流体流经此处时由于流速低而出现漏流现象。越是靠近换热器壳程中心的地方，间隙越大，流体的流速越低，漏流的程度则越是严重。漏流会影响换热器管程和壳程介质之间的传热，降低换热效率。专利号为ZL20141082979.2的专利技术专利公开了一种螺旋折流板换热器。该换热器的壳体内设有无缝螺旋通道，螺旋通道是由至少两块折流板连接而成，相邻折流板之间连接有隔板。该换热器可以避免壳程流体在流动过程中漏流现象的发生，保证该换热器的换热性能。但这种采用隔板来避免漏流现象发生的方式，增加了组装的复杂度，且没有解决换热器中心部位换热效率低的根本问题。专利号为ZL20161084491.5的专利技术专利公开了一种换热器用螺旋折流板，该螺旋折流板沿螺旋状圆环折流板板体螺旋方向的板面上设置有数块鳍片，鳍片的设置可使介质在换热器壳体各处的流速趋向一致，避免介质从螺旋折流板与中间圆柱芯管或壳体的间隙泄露。但这种增加鳍片的方式增加了流动的阻力，且采用连续螺旋折流板加工工艺相当复杂，不适合大规模生产。专利号为ZL20181162351.8和ZL20141012688.5的专利技术专利公开了带芯管的螺旋折流板换热器，芯管为半圆柱状，其圆弧面设有螺旋折流板，两个芯管通过螺纹或榫卯结构连接在一起。这种带芯管的螺旋折流板加工难度相比非连续螺旋折流板大，虽可小幅度减小中心区域流体漏流的现象，但不适合于大流量的压缩空气换热。
技术实现思路
针对现有螺旋折流板换热器存在漏流现象、中心区域换热效率低以及加工难度大的技术问题，本专利技术提供了一种压缩空气冷却用非连续螺旋折流板换热器，其能避免壳程流体在流动过程中漏流现象的发生，有效减小中心换热效率较低的区域，提高换热器换热效率，同时加工简单、组装方便。其技术方案是这样的：一种压缩空气冷却用非连续螺旋折流板换热器，其包括呈圆筒状的外壳体，所述外壳体的两端固接有管板，所述管板外侧连接有管箱，所述外壳体内沿轴向设有螺旋折流板和换热管束，所述换热管束穿过所述螺旋折流板和所述管板与所述管箱连通；其特征在于：其还包括与所述外壳体同轴设置且呈圆筒状的内壳体，所述内壳体的两端分别与两个所述管板固接，所述外壳体与所述内壳体的直径比为2：1~5：1；所述螺旋折流板固定安装在所述外壳体和所述内壳体之间，所述螺旋折流板由至少四块扇形平板呈螺旋布置而成，且相邻两个扇形平板沿所述外壳体的轴向投影边缘重合。其进一步特征在于：所述扇形平板以20°~30°的螺旋角进行螺旋布置。所述扇形平板的轴向投影的扇形角为95°~100°。所述扇形平板的轴向投影沿所述内壳体的周向均匀分布，且相邻两个所述扇形平板的轴向投影的中心线之间的夹角为90°。所述扇形平板的内圆弧与所述内壳体之间、外圆弧与所述外壳体之间均留有小于2mm的间隙。所述螺旋折流板通过拉杆固定安装在所述外壳体和所述内壳体之间，所述拉杆沿所述外壳体的轴向设置，所述拉杆的一端与其中一个所述管板固定连接，另一端穿过所述扇形平板并通过螺母锁紧于末端的所述扇形平板上，相邻两个所述扇形平板之间的所述拉杆上套装有定距管。每个所述扇形平板上穿有两根所述拉杆。所述外壳体的上端侧壁上开有压缩空气进口，末端侧壁上开有压缩空气出口，位于所述外壳体末端的所述管箱上开有介质进口，另一个所述管箱上开有介质出口。所述内壳体的末端侧壁上开有若干个压力平衡孔。本专利技术的有益效果是：本专利技术的压缩空气冷却用非连续螺旋折流板换热器，其在外壳体内设置了与其同轴的内壳体，且二者的直径比为2：1~5：1，从而有效减小了外壳体中心换热效率较低的区域，提高换热效率，也可减小流动压力损失，同时，螺旋折流板采用非连续型设计，且相邻两个扇形平板沿外壳体的轴向投影边缘重合，从而使得相邻两个扇形平板之间无间隙，避免壳程流体在流动过程中漏流现象的发生，保证换热器的换热性能；非连续型设计的螺旋折流板加工简单、组装难度小，可以实现压缩空气在壳体内形成螺旋气流，减小流动阻力。附图说明图1为本专利技术的主视图；图2为图1中A区域的放大图；图3为内壳体、外壳体和螺旋折流板的轴向投影视图。附图标记：1-外壳体；2-内壳体；3-管板；4-管箱；5-换热管束；6-扇形平板；7-拉杆；8-拉杆孔；9-螺母；10-定距管；11-换热管孔；12-压缩空气进口；13-压缩空气出口；14-介质进口；15-介质出口；16-压力平衡孔。具体实施方式见图1至图3，本专利技术的一种压缩空气冷却用非连续螺旋折流板换热器，其包括同轴设置且均呈圆筒状的外壳体1和内壳体2，外壳体1和内壳体2的两端焊接固定有管板3，管板3外侧连接有管箱4，外壳体1内沿轴向设有螺旋折流板和换热管束5，换热管束5穿过螺旋折流板和管板3与管箱4连通；外壳体1与内壳体2的直径比D1:D2=2：1~5：1；螺旋折流板固定安装在外壳体1和内壳体2之间，螺旋折流板由至少四块扇形平板6以20°~30°的螺旋角呈螺旋布置而成，且相邻两个扇形平板6沿外壳体1的轴向投影边缘重合；扇形平板6的轴向投影的扇形角α为95°~100°，扇形平板6的轴向投影沿内壳体2的周向均匀分布，且相邻两个扇形平板6的轴向投影的中心线之间的夹角β为90°，如此设计，结构合理，既可确保相邻两个扇形平板沿外壳体的轴向投影边缘重合，又不会使重合区域过大；扇形平板6的内圆弧与内壳体2之间、外圆弧与外壳体1之间均留有小于2mm的间隙d，可有效确保压缩空气在壳体内形成螺旋气流，保证换热效果好。见图1至图3，螺旋折流板通过拉杆7固定安装在外壳体1和内壳体2之间，拉杆7沿外壳体1的轴向设置，拉杆7的一端与其中一个管板3通过螺纹固定连接，另一端穿过扇形平板6上的拉杆孔8并通过螺母9锁紧于末本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压缩空气冷却用非连续螺旋折流板换热器，其包括呈圆筒状的外壳体，所述外壳体的两端固接有管板，所述管板外侧连接有管箱，所述外壳体内沿轴向设有螺旋折流板和换热管束，所述换热管束穿过所述螺旋折流板和所述管板与所述管箱连通；其特征在于：其还包括与所述外壳体同轴设置且呈圆筒状的内壳体，所述内壳体的两端分别与两个所述管板固接，所述外壳体与所述内壳体的直径比为2：1~5：1；所述螺旋折流板固定安装在所述外壳体和所述内壳体之间，所述螺旋折流板由至少四块扇形平板呈螺旋布置而成，且相邻两个扇形平板沿所述外壳体的轴向投影边缘重合。/n

【技术特征摘要】
1.一种压缩空气冷却用非连续螺旋折流板换热器，其包括呈圆筒状的外壳体，所述外壳体的两端固接有管板，所述管板外侧连接有管箱，所述外壳体内沿轴向设有螺旋折流板和换热管束，所述换热管束穿过所述螺旋折流板和所述管板与所述管箱连通；其特征在于：其还包括与所述外壳体同轴设置且呈圆筒状的内壳体，所述内壳体的两端分别与两个所述管板固接，所述外壳体与所述内壳体的直径比为2：1~5：1；所述螺旋折流板固定安装在所述外壳体和所述内壳体之间，所述螺旋折流板由至少四块扇形平板呈螺旋布置而成，且相邻两个扇形平板沿所述外壳体的轴向投影边缘重合。


2.根据权利要求1所述的一种压缩空气冷却用非连续螺旋折流板换热器，其特征在于：所述扇形平板以20°~30°的螺旋角进行螺旋布置。


3.根据权利要求1或2所述的一种压缩空气冷却用非连续螺旋折流板换热器，其特征在于：所述扇形平板的轴向投影的扇形角为95°~100°。


4.根据权利要求3所述的一种压缩空气冷却用非连续螺旋折流板换热器，其特征在于：所述扇形平板的轴向投影沿所述内壳体的周向均匀分布，且相邻两个所述扇形平板的轴向投影的中心线之间的夹角为90°。
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘晔，
申请(专利权)人：无锡海悦生化装备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32