一种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，从传热公式可以得出，流道式换热的传热增强与流道的截面周边的平方次成正比。本热交换器内设置一种单位截面积周边极高的具有极高传热效率的一流程瓦型热交换流道，其传热增强是同截面积大圆管的８倍，并同具圆管的耐压特性；同时壳侧流体采用旋式导流并与一流程的流道流体完全逆流换热，因而使换热的效率在８倍的基础上更进一步得到提高，其节能、省材的效果十分显著，应用前景极其广阔。

【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。
技术介绍
目前，表面式热交换器种类较多，不管其属于圆管型换热流道的直管式、螺旋管式、喷淋蛇管式；还是属于板式的螺旋式、平板式及紧凑肋式(叉流式)的，其热交换效能都是不理想的；而且，板式类型的都不耐压，运用范围受到限制。
技术实现思路
专利技术的目的，是将一种瓦型管状热交换流道及一种既是壳侧流体导流的，又使瓦型热交换流道耐压的并有增加传热表面积作用的坡旋式横锁导流板的结构，用来对传统的热交换设备进行改进，使之能大量提高热效率和节约用材。专利技术的技术方案一种新型流道逆流式热交换器，由壳体5、瓦型热交换流道1、管板3、坡旋式横锁导流板4、流道流体进管6、流道流体出管7、壳侧流体进管8、壳侧流体出管9、封头13、固管头10组成。其热交换器壳体5内设置一道制(一流程)流道束的瓦型热交换流道1。瓦型热交换流道1是由同心凹弧壁面和凸弧壁面及两窄面弧壁面h所围成的流道型。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弧壁面朝向都相同，而与邻列的都相反。瓦型热交换流道两端有管板3固定。穿越管板中心设置流道流体进管6，在两管板之间设置坡旋式横锁导流板4。以壳体横截面对半的坡旋式横锁导流板个块，对应流道流体进管的位置折成斜折面段，斜折面段外的两头为平面段。以流道流体进管为旋导中心，在坡旋式横锁导流板个块的斜折面段下端的平面段与对边的另块坡旋式横锁导流板个块的斜折面段上端的平面段搭接在一起，如此反复的搭接构成壳侧流体在其导程b内的数头旋导式流体流动结构或成单头旋导式流体流动结构。坡旋式横锁导流板，横锁瓦型热交换流道截面弓状并导流壳侧流体。坡旋式横锁导流板的板距L最大不能超过瓦型热交换流道的强度允许值，在坡旋式横锁导流板板距超过强度允许值时，为了加强瓦型热交换流道的强度，在两流道间的凹凸弧壁间设放簧撑2，以防瓦型热交换流道内的压力流体将弧壁鼓胀开；当设置成数头旋导时，其坡旋式横锁导流板的板距在瓦型热交换流道的允许强度值范围以内时完全可以不设放簧撑，因而使结构更为简单。流道流体流进流道流体进管6，经管箱15后进入瓦型热交换流道1与壳侧流体进行热交换后流入管箱14，然后经流道流体出管7流出，壳侧流体进入壳侧流体进管8，经坡旋式横锁导流板旋式导向与瓦型热交换流道内流体流向相反的方向，经壳侧流体出管9流出，相互构成流道流体与壳侧流体的完全逆流式流动的热交换。流道流体进管6从封头13伸出套上密封围11后与固管头相套而固定。本专利技术的显著优点 一、因为流道式换热的传热增强与换热流道的截面周边的平方次是成正比的，用圆管传热公式可以来证明该理(用特殊推及一般的分析问题的方式)Q=FKΔt=Ftf1-tf21α1πd1+12πλInd2d1+1α2πd2]]>=πdltf1-tf21α1πd+1α2πd=(πd)2α1×α2α2+α1l(tf1+tf2)]]>因公式中″F″是传热壁面积＝πdL，将其代入公式，把式中的d1，d2近似看作d(因用于流体换热的管子管壁薄)，即d1＝d2＝d；在上式中对于分数，其分子、分母都是d时其比值等于1，因此对数项Indd=0.]]>本瓦型热交换流道，它是一种扁状弧壁列管式的换热流道，其单位截面积周边是同截面积圆管的2.6倍，既传热增强2.62＝6.76；又因上式中换热系数α1，根据努谢尔特数Nu=α1deλ]]>的关系与换热流道的当量直径de成反比，即α1=Nuλde,]]>因为单位截面积周边大的其当量直径小，于是得出其换热系数α1是同截面积圆管的1.21倍，因此上式计算得出的本专利的换热流道的传热增强是同截面积圆管换热的8倍。这一显著的传热增强特性也是椭圆管、波形周边管、板式流道型等任何型状的换热流道型都无法与之相比的。而且本换热流道型且同具圆管的耐压性，而板式是不适应高压流体工况的换热的。二、在一所述的，其换热流道型的传热增强为同截面积大圆管的7～8倍时，该即等于其单位换热流程长的热流密度是后者的7～8倍，因此相对同等端差下(流体通过换热后的冷、热流体温度差距越小，能源利用率越高)其换热流程只为后者的1/7～1/8，由于其相对圆管式换热流道的端差下的换热流程只为圆管式的1/7～1/8，该相对极短的流程无需将其来回的折返成多道制(多流程)的换热，本专利技术是一种列管式一流程的完全逆流换热；而传统的圆管式、板式流道的换热，因为其换热流道的单位流程长的热流密度低，要达到较低的换热端差温度时，需要很长的换热流道(换热管)，因此要采用多流程(多道制)方式换热，由于多流程换热管是在壳体内来回反复折返的，无法实现冷、热流体完全逆流换热的(其冷流体的加热后的温度不能达到接近热流体进口温度)，即使是板式，它能做到冷、热流体完全逆流流向，但它的流道进、出口各温度段都是平齐的拼在一起的，其温度通过壁面分子运动的传导，从而使其得到的换热温是前后中和的温度，因此不管是圆管式和板式都是不能实现完全逆流式换热的。专业人士都知道，完全逆流式的换热在热工理论计算中，可使换热的平均温差Δt＝tf1-tf2增加一倍以上。由于其瓦型热交换流道的传热增强可为同截面积圆管的8倍，因此当前者在达到后者的换热端差时，前者的换热流程只是后者的1/7还少，纵然前者只设置为一道制的换热，但其8倍的传热增强远大于后者的四道制或六道制的换热流道长度的递次关系所增加的换热效果，因而大量节省了用材和最大限度的提高了热能利用率。另外且其完全逆流式换热又能增加一倍的换热平均温差。三、传统的列管式的换热流道外的冷凝水是沿管壁由上往下流的，越往下液膜越厚，本专利技术的壳侧流体旋式导流，尤其是多头旋式导流，使附着在流道外壁上的液膜不会往下聚厚，而是在很短的距离内将其逐段导开另流，使其热阻降到了最低程度(换热的流体介质或水的传热系数远比金属流道的低)。四、本专利换热流道的单位截面积周边大是有无可替代的显著优点的特征，下面进行截面形比较的数学分析来证实该特征1、首先看的圆管单位截面积周边CO=πdπd24=4d]]>上式的结果的分子4是不变常量，当分母d越大时其单位截面积周边越小，此证明管径越大的圆管，其单位截面积周边越小。2、再看矩形面的单位截面积周边设该矩形面积为AZ，宽为a，长为b。当该矩形面积与一圆管截面积相等时，如是AZ=πd24.]]>1、令a=d2]]>时的b=πd24d2=πd2]]>以1的a、b值求该矩形面积的单位截面积周边，设该截面积的单位截面积周边为C1C1=(d2+πd2)×2πd24=4&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（５）、热交换流道（１）、管板（３）、导流板（４）、流道流体进管（６）、流道流体出管（７）、壳侧流体进管（８）、壳侧流体出管（９）、封头（１３）、固管头（１０）、组成。其特征在于：其壳体（５）内设置一道制流道束的瓦型热交换流道（１），瓦型热交换流道（１）是由同心的凹弧壁面和凸弧壁面及两窄面弧壁面（ｈ）所围成的流道型，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弧壁面朝向都相同，而与邻列的都相反；瓦型热交换流道两端有管板（３）固定，穿越管板中心设置流道流体进管（６），在两管板之间设置坡旋式横锁导流板（４）；以壳体横截面对半的坡旋式横锁导流板个块，对应流道流体进管的位置折成斜折面段，斜折面段外的两头为平面段，以流道流体进管为旋导中心，在坡旋式横锁导流板个块的斜折面段下端的平面段与对边的另块坡旋式横锁导流板个块的斜折面段上端的平面段搭接在一起，如此反复的搭接构成壳侧流体在其导程（ｂ）内的数头旋导式流体流动结构；流道流体进管（６）、管箱（１５）、瓦型热交换流道（１）、管箱（１４）流道流体出管（７）与壳侧流体进管（８）、壳侧流体出管（９），相互构成流道流体与壳侧流体的完全逆流式流动的热交换；流道流体进管（６）从封头（１３）伸出套上密封围（１１）后被固管头（１０）旋压并固定；。...

【技术特征摘要】

【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]