内外翅片扁管换热器制造技术

本发明专利技术公开了一种内外翅片扁管换热器，包括壳体、壳体两端的管程进口和管程出口、壳体内两端的两个管板、平行固定于两管板间的换热管、多个挡板以及壳体侧壁上的壳程进口和壳程出口；换热管与管程进口和管程出口组成管内流通通道，挡板与壳程进口和壳程出口组成壳侧流通通道，换热管外设置有多个外翅片；所述换热管由扁管以及设置在扁管内部的纵向波纹内翅片，所述扁管与其内部纵向波纹内翅片之间形成多个纵向流通通道。本发明专利技术通过在传统扁管内增加纵向内翅片板，从而能够充分加热换热管内的高粘度流体，使其在传热结构及换热性能方面与板翅式换热器相当，同时也使其承压能力得到有效提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种换热器，尤其是涉及一种内外翅片扁管换热器。
技术介绍
换热器是炼油、化工、环保、能源、电力等工业中的一种重要单元设备，通常在化工厂的建设中，换热器约占总投资的10-20%,目前，国内外 常用的换热器大体上可以分为管式和板式两大类。对于有气体换热的情 况， 一般釆用增加翅片的方式来强化气侧换热。通常而言，板翅式换热器 广泛应用于气-气换热，管翅式换热器较多的应用于气-液换热。对于板翅式换热器，因其在钎接过程中局部没有钎牢而形成薄弱环 节，从而决定了板翅式换热器不能承受较高的绝对压力或者故障状态下较 高的相对压力，因此在极限工况下很可能会发生胀裂，以致带来较大的经 济损失和安全隐患。此外，板翅式换热器不可拆，清洗困难，制造工艺复 杂，成本高，因而限制了板翅式换热器的使用场合。由于受到扁管管壳式换热器结构设计的影响，开发出了扁管管翅式换 热器，即以扁管管東代替圆管管束，从而能够使得换热面积得到有效地提 高，使其接近板壳式换热器的热效率，同时其能够承受较大的压力，制造 工业简单。但对于单纯的扁管换热器而言，在石油化工中，高黏度流体在 换热器光管中加热，常出现管壁附近流体温度过髙，而在管子中心部位流 体加热不足，即流体加热不均匀、不充分现象，从而影响设备的换热效率。 因此，很有必要针对光管管内的流动传热进行强化。此外，对于管翅式换 热器， 一般仅在换热管外侧增加翅片，管侧方面的圆管能够承受较高的绝 对压力，适用于具有高压流体运作的场合，且操作压力的应用范围较宽， 如冷凝器、蒸发器和空冷器等，但其单位体积内的换热面积相对于板翅式换热器较低，换热能力低于板翅式换热器的换热能力。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一 种内外翅片扁管换热器，其通过在传统扁管内增加纵向内翅片板，从而能 够充分加热换热管内的高粘度流体，使其传热结构及换热性能方面与板翅 式换热器相当，同时也使其承压能力得到有效提高。为解决上述技术问题，本专利技术釆用的技术方案是 一种内外翅片扁管换 热器，包括壳体、设置在壳体上下两端的管程进口和管程出口、分别位于 壳体内部两端的两个管板、平行固定于两个管板之间的多个换热管、设置 在壳体内部的起固定换热管和导流作用的多个挡板以及分别位于壳体侧 壁上的壳程进口和壳程出口，所述换热管与管程进口和管程出口连通组成 管内流通通道，所述多个挡板与壳程进口和壳程出口连通组成一个弓型折 流板式壳侧流通通道，所述换热管外设置有多个外翅片，其特征在于所 述换热管由扁管以及设置在扁管内部的纵向波紋内翅片，所述扁管与其内 部纵向波紋内翅片之间形成多个纵向流通通道。所述挡板的数量为奇数个，所述壳程进口和壳程出口位于壳体侧壁的所述纵向波紋内翅片的波紋形状为连续周期函数。所述纵向波紋内翅片的波紋为锯齿形、矩形或正弦波形。所述纵向波紋内翅片上连续开有多个孔或多条缝。所述外翅片为平板式连续板翅或波紋式连续板翅。所述平板式连续板翅或波紋式连续板翅上开有多个孔或缝。所述平板式连续板翅或波紋式连续板翅上安装纵向涡发生器或百叶窗。本专利技术与现有技术相比具有以下优点，，1、结构合理、使用操作方 便；2、换热管釆用扁管，能够有效地增加管内传热面积，提高其传热效率；而在扁管内加内翅片则能够有效地增加管内传热面积，同时增加了流 动地扰动，从而使得管内流体得以充分加热，因此，在扁管内增加纵向内 翅片板对于扁管内的传热强化具有显著效果，从而能够充分加热管内的高 粘度液体，使其在传热结构及换热性能方面与板翅式换热器相当，同时其承压能力也能够有效地得到提高；3、在换热管外侧增加不同形式的外翅片，使换热管外侧的换热能力也同时得到了强化，这样使所得到换热器单 位体积内的换热面积远远大于一般的管翅式换热器，与板翅式换热器单位 体积内的换热面积相当，因而，本专利技术增加了换热管内外两侧的换热面积， 从而强化了换热管内外两侧的对流换热，使所得到换热器的换热密度远大于一般的管翅式换热器；4、能够承受较高的绝对压力或者故障状态下较 高的相对压力，能有效防止换热器发生胀裂。综上，本专利技术能够有效增加 换热管内外换热面积、强化管内外对流换热及管内传热，使其换热能力可 以达到板翅式换热器的同等水平，同时在承受高压方面与板翅式相比具有 明显优势；其通过在传统扁管内增加纵向内翅片板，从而能够充分加热换 热管内的高粘度流体，使其传热结构及换热性能方面与板翅式换热器相 当，同时也使其承压能力得到有效提高，具有制造简单、维修和清洗方便 等优点。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术的装配结构示意图。图2为本专利技术的内部结构示意图。图3为本专利技术换热管的结构示意图。图4为本专利技术纵向波紋内翅片的结构示意图。图5为本专利技术换热管和带有百叶窗的平板式连续板翅连接的立体示意图。图6为本专利技术换热管和开孔的平板式连续板翅连接的立体示意图。图7为本专利技术换热管和波紋式连续板翅连接的立体示意图。 图8为本专利技术换热管和开缝的平板式连续板翅连接的立体示意图。 图9为本专利技术换热管和带有纵向涡发生器的平板式连续板翅连接的立体 示意图。附图标记说明 l一管板；4一平板式连续板翅；7—纵向波紋内翅片；10-2—管程出口；12—孔；15 —百叶窗；2—换热管； 5—壳体；9一波紋式连续板翅; 11-1—壳程进口； 13—缝； 17—通孔。3—挡板； 6—扁管；10- 1—管程进口；11- 2—壳程出口； 14一纵向涡发生器;具体实施例方式实施例1如图l、图2所示，本专利技术包括壳体5、设置在壳体5上下两端的管程 进口 10-1和管程出口 10-2、分别位于壳体5内部两端的两个管板1、平 行固定于两个管板1之间的多个换热管2、设置在壳体5内部的起固定换 热管2和导流作用的多个挡板3以及分别位于壳体5恻壁上的壳程进口 11-1和壳程出口 11-2,其管板1上对应开有多个用于安装换热管2的通 孔17。其中，所述换热管2与管程进口 10-l和管程出口 10-2连通组成管 内流通通道，所述多个挡板3与壳程进口 ll-l和壳程出口 11-2连通组成 一个弓型折流板式的壳恻流通通道，并且换热管2外设置有多个外翅片。 另外，所述挡板3的数量为奇数个，所述壳程进口 ll-l和壳程出口 11-2 位于壳体5侧壁的同侧。本实施例中，挡板3的数量为7个且交错安装在 壳体5内壁上的水平板，并且7个挡板3组成一个折流板式流通通道。实 际使用过程中，所述挡板3的数量也可以为偶数个，所述壳程进口 ll-l 和壳程出口 11-2分别位于壳体5侧壁的两侧。结合图3、图4，所述换热管2由扁管6以及设置在扁管6内部的纵 向波紋内翅片7，所述扁管6与其内部纵向波紋内翅片7之间形成多个纵 向流通通道。另外，所述波紋的波紋形状为连续周期函数。在实际应用过 程中，纵向波紋内翅片7中所流通的介质黏性越大，其波紋越稀疏且所述 波紋的波长入越大，纵向流通通道的数量越少。本实施例中，纵向波紋内 翅片7的波紋形状为正弦波形，实践中，也可以将其波紋加工制作为锯齿 形或矩形等其他波紋形状。实际使用过程中，管侧的换热流体从管程进口 10-1进入后，穿过固 定在管板1上的多个换热管2,具体是从分布在换热管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内外翅片扁管换热器，包括壳体（５）、设置在壳体（５）上下两端的管程进口（１０－１）和管程出口（１０－２）、分别位于壳体（５）内部两端的两个管板（１）、平行固定于两个管板（１）之间的多个换热管（２）、设置在壳体（５）内部的起固定换热管（２）和导流作用的多个挡板（３）以及分别位于壳体（５）侧壁上的壳程进口（１１－１）和壳程出口（１１－２），所述换热管（２）与管程进口（１０－１）和管程出口（１０－２）连通组成管内流通通道，所述多个挡板（３）与壳程进口（１１－１）和壳程出口（１１－２）连通组成一个弓型折流板式壳侧流通通道，所述换热管（２）外设置有多个外翅片，其特征在于：所述换热管（２）由扁管（６）以及设置在扁管（６）内部的纵向波纹内翅片（７），所述扁管（６）与其内部纵向波纹内翅片（７）之间形成多个纵向流通通道。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴峰，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]