一种连续螺旋折流板管壳式换热器制造技术

本发明专利技术涉及一种连续螺旋折流板管壳式换热器，包括一个壳体，一个中心管，分别位于壳体两端的两个挡板，挡板分别连接封头，一封头上设置排液孔，另一个封头上连通有管侧进出口，一束换热管束，若干位于中心管和壳体之间的连续螺旋折流板，连续螺旋折流板是由多个周期螺旋片搭接而成，每个周期的螺旋片沿中心轴方向升高一个螺距，连续螺旋折流板可为单连续螺旋、双连续螺旋或多连续螺旋结构，也可采用带内套管的连续螺旋折流板结构，其连续螺旋可为左手螺旋或右手螺旋，壳侧进口和壳侧出口的外侧母线与壳体相切。采用本发明专利技术的结构方式，可以使得换热器更加紧凑，提高换热效率，减低流动阻力，减轻换热管的振动，减少壳侧结垢，提高使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在炼油、化工、环保、能源、电力等工业中使用的管壳式换热器，特别涉及一种连续螺旋折流板管壳式换热器。
技术介绍
换热器是炼油、化工、环保、能源、电力等工业中一种重要的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％；尤其在炼油厂中，换热器约占全部工艺设备投资的35-40％。管壳式换热器占有世界换热器市场总额的37％。在管壳式换热器中，一种流体在管内流动，另一种流体在壳侧流动，并通过管子进行热量交换。同时，壳侧布置有折流板，折流板为管子提供支撑，还使流体按特定的通道流动以改善其传热特性。传统弓型折流板存在很多问题①弓型折流板使流体垂直冲击壳体壁面，造成较大的沿程压降；②折流板与壳体壁面相接处产生流动滞止死区，降低了换热效率，且容易结垢；③折流板与壳体壁面之间及换热管与折流板之间存在漏流，使壳侧存在较大的旁路流动。旁流及漏流降低了有效的横掠管束的质量流量，故减小了壳侧的换热效率；④高的流速流体横掠换热管束，会诱导换热管的振动，缩短了换热器的寿命。20世纪60年代，已有学者提出了螺旋折流板换热器的思想。螺旋折流板换热器是将折流板布置成近似的螺旋面，使换热器中的壳侧流体呈连续的螺旋状流动，以实现有效地降低壳侧的流动阻力及强化传热的目的。然而，现有的螺旋折流板所采用的几乎都是不连续的近似螺旋曲面。非连续螺旋折流板换热器的折流板一般是由两块至四块扇形平板组成(见专利200320106763.1)，结果往往与真实的螺旋曲面相去甚远，两块扇形折流板搭接处一般存在三角区，有严重的漏流问题，导致换热器壳侧流动阻力增加，也影响换热器的换热性能。专利
技术实现思路
为了克服上述不足之处，本专利技术的目的是提供一种连续螺旋折流板管壳式换热器，它能使流体按照更加合理的形式流动，从而使换热器结构更加紧凑，提高换热效率，降低流动阻力，并提高换热器使用寿命。为实现上述目的，本专利技术提供了一种连续螺旋折流板管壳式换热器，包括一个壳体，位于壳体内的中心管，分别连接在壳体两端的两个挡板，挡板分别连接封头，其中一封头上设置排液孔，另一个封头上连通有管侧进口与管侧出口，换热管束穿过螺旋折流板上的孔平行固定于两挡板之间，在壳体上安装有壳侧进口和壳侧出口，所述的螺旋折流板是连续螺旋折流板，连续螺旋折流板位于中心管和壳体之间，壳侧进口和壳侧出口的外侧母线与壳体相切。所述的连续螺旋折流板是由多个周期螺旋片搭接而成，每个周期的螺旋片沿中心轴方向升高一个螺距，螺旋片之间首尾相接，形成连续螺旋面。所述的连续螺旋折流板可采用拼接式连续螺旋折流板，拼接式连续螺旋折流板由内连续螺旋折流片与外连续螺旋折流片拼接而成的，也可以由两片以上的内、外连续螺旋折流片拼接而成。所述的中心管是一根两端密封的空管，连续螺旋折流板的内侧螺旋线固定在中心管上，中心管、连续螺旋折流板和壳体包围形成一个封闭的连续螺旋通道。所述的连续螺旋折流板可采用带内套管的连续螺旋折流板结构，在内连续螺旋折流片与外连续螺旋折流片之间加入至少一个内套管，在壳侧进口和壳侧出口处内套管均比壳体短一个螺距。该结构在壳体内可形成两个或多个各自独立的封闭的连续螺旋通道。所述的连续螺旋折流板在壳体内可形成单连续螺旋、双连续螺旋或多连续螺旋结构，其连续螺旋可以是左手螺旋或右手螺旋。本专利技术对折流板进行了改进，采用了连续螺旋折流板。连续螺旋折流板的加工是将连续的螺旋面分解成许多个周期的螺旋片，每个周期的螺旋片沿中心轴方向升高一个螺距，螺旋片之间首尾相接，形成连续螺旋面。换热器的中心存在一个中心管，因此，组装若干片连续的螺旋片时容易固定，且中心管、连续螺旋折流板和外壳包围形成封闭的螺旋通道。采用这种连续螺旋折流板和中心管结构使得流体在壳侧形成螺旋流。螺旋流动的流体在向前运动的过程中连续地改变方向，产生的二次环流而强化换热。连续的螺旋面保证了所有流体都可以完成每一个螺旋周期，而不会从三角区漏流，充分利用了管束的换热面积，达到提高换热效率的目的。由于流体连续的改变方向，不存在冲击折流板的突然转向流动，可以降低流动的压损。振动大大的减少，安全性提高，增加了换热器的寿命。该结构完全不存在流动的死区，又有不易结垢的优点。本专利技术对壳侧进口管和出口管也进行改进，换热器壳侧进口管和出口管的外侧母线与换热器外壳相切，而且进出口管的内径一般不要大于螺旋片的螺距。流体从壳侧进口管进入第一个螺旋口子，沿螺旋通道流动，在最后一个螺旋口子流出，经过出口管流出换热器。这样的进出口设计有利于减少进出口流动阻力，使得主流能有效地沿螺旋通道流动。折流板在壳体内可根据工艺设计的需要采用单连续螺旋、双连续螺旋或多连续螺旋结构。这种结构可适应大直径的进出口管。本专利技术采用拼接式连续螺旋折流板，可适用于大直径壳体的连续螺旋折流板管壳式换热器。本专利技术所述的连续螺旋折流板可采用带内套管的连续螺旋折流板结构，在内连续螺旋折流片与外连续螺旋折流片之间加入一个或多个内套管，在壳侧进口和壳侧出口处内套管均比壳体短一个螺距，在壳体内可形成两个或两个以上各自独立的封闭的连续螺旋通道。这种结构可适用于大直径壳体的连续螺旋折流板管壳式换热器；内连续螺旋折流片与外连续螺旋折流片无需安装在同一曲面上，使得换热器的安装更加简便。折流板在壳体内可根据安装设计的需要采用连续螺旋可以是左手螺旋或右手螺旋结构。这样就可将进出口合理的安装在壳体的左侧或者右侧。附图说明图1为本专利技术换热器结构示意图。图2(a)为本专利技术中折流板加工前的圆环片示意图。图2(b)为本专利技术未钻孔的螺旋曲面示意图。图2(c)为本专利技术中连续螺旋折流板示意图。图3(a)为本专利技术双连续左螺旋折流板示意图。图3(b)为本专利技术双连续右螺旋折流板示意图。图4(a)为本专利技术拼接式连续螺旋折流板的内连续螺旋折流片示意图。图4(b)为本专利技术拼接式连续螺旋折流板的外连续螺旋折流片示意图。图4(c)为本专利技术拼接式连续螺旋折流板结构示意图。图5(a)为本专利技术带内套管的连续螺旋折流板结构示意图。图5(b)为本专利技术带内套管的连续螺旋折流板流体流线示意图。下面结合附图对本专利技术的内容作进一步详细说明。具体实施例方式本专利技术是在解决了切实可行的加工工艺的前提下提出的。加工方法一将一片金属材料(铝板或钢板)的圆环片子沿径向裁开，然后将其套入锻压下模具，锻压模具的表面即为一个周期的螺旋曲面。然后将锻压上模具从上方套入锻压下模具，将圆环片子夹在中间，同时可以上紧模具周边的螺栓，将上下模具固定在一起，然后将模具放到锻床上锻压，将金属片子锻压成螺旋片。将一片或数片压制好的螺旋片套入打孔下模具，然后将打孔上模具套入打孔下模具，将螺旋片夹在中间。钻头可以从打孔模具小孔插入，并在螺旋片上打出均布的小孔，螺旋片上的小孔是用来穿换热管的。再将换热管子插在打孔下模具的小孔上，这样换热管束就可以在轴向、周向都被固定。然后将钻过孔的一个周期的螺旋片从顶端套入换热管束，为了使螺旋片能向下推进，可以在螺旋片上方套入打孔上模具，通过敲打这个模具使得其下方的螺旋片滑到指定的位置，然后将第二片、第三片等螺旋片以同样的方法套入换热管束，就可以完成换热器芯子部分的拼装。先拼装好换热器芯子，再将芯子套入换热器外壳，然后在两端加上封头，就可以完成换热器的组装。采用拼接式连续螺旋折流板结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续螺旋折流板管壳式换热器，包括一个壳体（８），位于壳体（８）内的中心管（６），分别连接在壳体（８）两端的两个挡板（５，５），挡板（５，５）分别连接封头（１，１０），其中封头（１）上设置排液孔（２），封头（１０）上连通有管侧进口（１２）与管侧出口（１１），换热管束（４）穿过螺旋折流板上的孔（１３）平行固定于两挡板（５，５）之间，在壳体（８）上安装有壳侧进口（３）和壳侧出口（９），其特征在于，所述的螺旋折流板是连续螺旋折流板（７），连续螺旋折流板（７）位于中心管（６）和壳体（８）之间，壳侧进口（３）和壳侧出口（９）的外侧母线与壳体（８）相切。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王秋旺，陈秋炀，彭波涛，曾敏，罗来勤，吴一宁，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]