一种新型流道逆流式热交换器制造技术

本发明专利技术提供一种新型流道逆流式热交换器。其壳内设置有极高增强传热特性的，一道制瓦型热交换流道。并对该流道设有使之耐压的螺旋横锁导流板和加强支撑件。该流道所设前者，同时能减轻其流道外壁，越往下液膜越厚的状况；其多导板式的形式即为散热翅片。该热交换器具有的高强传热特性的一道制，可不但满足了相对多道制圆管式的端差远小的要求，更重要的是满足了其结构上对冷、热流体的逆流式热交换的要求。故本发明专利技术有极高的热效能，并且可耐高压。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种传热学技术，所提供的是一种有特高热交换效能的流道式热交换器。目前，表面式热交换器种类较多，不管其属于圆管型的直管式、螺旋管式、喷淋蛇管式；还是属于板式型的螺旋式、平板式及紧凑肋式(叉流式)其热交换效能都还是不理想的。而且，板式类型的都不耐压，运用范围受到限制。本专利技术的目的，是将一种瓦型管状热交换流道，该流道并带有使之耐高压的横锁板和加强支撑件的热交换装置，运用到该热交换器中来。由于其瓦型热交换流道的传热增强可为同等截面积圆管的7.6倍，当前者达到后的流体热交换端差时，其流程长度，相对后者是极短的。因此，纵然是将前者只设一道制，后者设四道制的流程的热交换器，前者的热交换后的流体温度端差，还是会远小于后者的，因为前者的7.6倍于后者的传热增强其相比关系为7.6＞4。然而可以设计一种一道制，冷、热流体完全可逆流进行热交换的热交换器。并对其壳侧流体的导流板，在现有的技术形式上进行改造，使其热效能得到极大的提高。本专利技术技术方案其热交换器壳体(8)，其内设置一道制流道束的瓦型热交换流道(4)，该流道是以相互两弧壁面的切点平行的凹弧壁面(16)，和凸弧壁面(17)，加流道宽度两窄面弧(18)，所围成的瓦型热交换流道。瓦型热交换流道的排列，属于同一列的所有瓦型热交换流道，弧面的凹凸面朝向都相同，而与邻列的都相反。瓦型热交换流道，两端有端板(10)固定。在同列的每相邻两瓦型热交换流道的凹凸弧壁之间，设置有使该流道型耐高压的加强支撑件(14)，以此抵抗该流道型内流体压力从内向外对流道凹凸弧壁面，产生的撑开变形力；瓦型热交换流道，还设置有横锁该流道截面形的，并按预定螺距要求设置的螺旋横锁导流板(3)，锁住其流道的瓦状截面弓形。其预定螺距(L′)，最大不能超过其横锁该流道型的流道截面形状不变的强度允许间距。螺旋横锁导流板(3)，以流道内侧流体进入管(1)为螺旋中轴，盘旋在两端板(10)之间的整个壳体内。壳侧流体，从设在位于其流道束上端处的壳体外侧的壳侧流体进入管(9)，进入其流道束之间，被螺旋横锁导流板(3)，往下旋势导向流道束全长。流道内侧流体进入管(1)，从其壳顶部中心往下穿进流体出室(2)与该室端板(10)的中心处设有密封垫(12)的止套管(11)，对接衔合后，穿过该室端板(10)平行于热交换流道，与流体进室(6)相通。以靠近流道内侧流体进入管(1)的适当距离的圆周上，设置了3、4根拉杆(15)，拉杆上端穿出流体上室(2)，用螺母固锁在壳顶上，拉住其芯体，增加芯体强度。其流道内侧流体，从流道内侧流体进入管(1)，进入流体进室(6)，然后上行经一道制的瓦型热交换流道(4)热交换后，进入流体出室(2)，经出口管(13)被送至所需处，其上行流动的方向与壳侧流体旋势向下流动的方向互为逆流式的热交换。其流道内侧流体进入管(1)从其壳体顶部中心，直通流体进室(6)的引入流体的设置方式，是利于一道制的热交换器的芯体与壳体热自由膨胀。螺旋横锁导流板(3)，还对当其壳侧流体为蒸汽时，将其热交换流道外壁上的凝结水分出来，使之沿螺旋横锁导流板(3)另流，减轻了其热交换流道外壁越往下液膜越厚的状况，增强了其流道传热；其流道可以采用多导板式的螺旋横锁导流板。密匝的螺旋横锁导流板起作散热翅片的作用，而增强了流道传热，当密匝的螺旋横锁导流板的螺距很小时可以考虑不设流道加强支撑件(14)。其壳体下端设有壳侧流体排出口(7)，壳体外侧下部设有抽气口(5)。以上技术方案所述，为本专利技术热交换器所具有特征。本专利技术的显著优点一、热交换器的瓦型热交换流道，相对比用板式的及其它流道型的热交换流道，有更高的传热增强特性，其道理凡流道型的同类截面形流道相比，其截面积越小的，单位截面积周边就越大；凡流道型的不同类截面形流道相比，可以以同等截面积之下，相互比较而得知其截面形越扁窄的，单位截面积周边也越大。如将瓦型热交换流道和板式流道的截面都看成矩形类时，前者的截面积远比后者的小；又由于前者的截面形比相互同等截面积的不同类型的圆管、椭圆管、多边形截面流道都扁窄得多，因此前者的单位截面积周边，比板式和其它诸型流道的都大得多。当瓦型热交换流道的流道宽度h，为相对同等截面积大的圆管内径的1/5时，前者的截面周边是后者的2.6倍。因为在相对同等截面积周边增大为2.6倍的热交换流道型，其传热增强，还远不止该截面周边相对的增大倍数。为了能确信在其瓦型热交换流道上的这一传热增强特性，现以该型与之相对的圆管的圆管传热公式作该相关导出证明。以供借鉴。为了导出过程简化，观之用于热交换流道的流道型壁面都很薄，此将圆管传热公式中的d1、d2看成近似相等，即令d1、d2＝d；并忽略壁厚的热阻，其公式导出如下Q=F11πdα1+1πdα2=πdL(πd)2α1α2πd(α1+α2)]]>=(πd)2Lα1α2(α1+α2)]]>经上公式证明，在上所述的前者截面周边，为后者的2.6倍时，前者的传热增强倍数为相对后者的2.6倍的平方次还大。因为上公式中的换热系数a1，与流道的当量直径相关。在上所述的前者的流道宽度h为相对后者同等截面积的圆管内径1/5时，前者的当量直径de＝0.385d，以该当量直径，根据湍流努尔准数求a1。Nuf=0.023(Rof)0.8pr0.4=α1deλ]]>因上式中的雷诺数Rof也随其当量直径而变所不同。依其当量直径，从上准数式中求得其换热系数为1.2α1。因此同截面积的瓦型热交换流道与圆管相比计算。前者的传热增强是后者的7.6倍。加之其冷、热流体的逆流热交换，而增加的热交换平均温差所增强的传热和螺旋横锁导流板(3)，减少的其流道(4)外壁上的凝结水液膜厚度所增强的传热；以及多导板的螺旋横锁导流板起的翅片作用，所增强的传热，因此本专利技术热交换器，实质上的热效是大为超出前述其流道相对圆管的7.6倍传传热增强所提高的热效。二、因为其热效大为超出其流道相对圆管的7.6倍的传热增强，其热交换流程，相对在圆管式的端差下的流程长是极短的。故而其一道制相对圆管式的四道制流程热交换的端差也远小；且其一道制，相对同等壳体规格的四道制的圆管式热交换器，在该两者流道排列间距所占去的壳体容积都相等时，前者的流道数构成的流道内侧流体的截面积流量能力，是后者的四倍；热交换时间相应地也缩短为四倍；而致壳侧流体的热交换流量，也同增大为四倍；且前者的端差却远比后者的小，因为前者的传热增强，还大为超出与后者流道相比的7.6倍的传热增强，在具有同一性质作用的该传热增强倍数相比后者的四道制，前者其递次大得多。显然得知前者相对后者1、不但其前者的热效特高；2、而且其相对后者的同等壳体规格容积下的冷、热流体热交的流量能力，是成数倍地提高的。因其第二作用，相比后者的同等流量设计容量时，可大幅度地缩小其设备体积，减少材料消耗；又因其相对后者的端差下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型流道逆流式热交换器，由壳体（８）、热交换流道（４）、横锁导流（３）、拉杆（１５）、流道内侧流体进入管（１）、流体出室（２）、流体进室（６）、出口管（１３）、壳侧流体进入管（９）、排出口（７）组成。其特征在于：Ａ、所述的热交换器（ ８）内设置：一道制流道束的瓦型热交换流道（４），该瓦型热交换流道是以相互两弧壁面的切点平行的凹弧壁面（１６）和凸弧壁面（１７），加两流道宽度窄面弧壁面（１８）所围成的流道型。流道的排列：属于同一列的所有瓦型热交换流道的凹凸面朝向都相同，而与邻列的都相反。以流道内侧流体进入管（１）为螺旋中轴设置单导板式的或多导板式的螺旋横锁导流板（３），该螺旋横锁导流板，从上到下盘旋在两端板（１０）之间的整个壳体内，以此横锁瓦型流道截面形和导流壳侧流体。以靠近流道内侧流体进入管（１）的适当距离的圆周上设置拉杆（１５），该拉杆上端穿出流体出室，用螺母固锁在壳顶上。Ｂ、所述的单导板式的螺旋横锁导流板（３），所横锁的瓦型热交换流道，在同列的每相邻的两瓦型热交换流道的凹凸弧壁之间设置流道加强支撑件（１４）。Ｃ、所述的流道内侧流体 进入（１），从壳顶部中心往下穿入流体出室（２），在该端板（１０）的中心处分成截衔接后，穿过该室端板（１０），直通流体进室（６）。衔接处设置有止套管（１１）和密封垫（１２）。Ｅ、所述的逆流式是其流道内侧流体进入管（１）、流体进室（６）、一 道制流道束的瓦型热交换流道（４）、流体出室（２）出口管（１３）、与壳侧流体进入管（９）、排出口（７）的设置构成冷、热流体逆流流动的热交换。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：夏泽文，
申请(专利权)人：夏泽文，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]