螺旋挡板换热器制造技术

换热器包括具有纵向轴线的壳体、多个挡板，诸如椭圆形扇形挡板，每个挡板均以螺旋角H

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】螺旋挡板换热器

技术介绍

[0001]热交换组件通过使热传递与压降的比率最大化而达到提高的性能，同时提供降低的安装和维护成本和有效的保护以防止由于振动或由于结垢而造成的效率损失。
[0002]无论它是近海、精炼厂、电力、石化或造纸和食品工业，换热器通常是上面列举的目的的核心。换热器的多种构造是已知的，并用于多种应用。换热器的广泛使用的配置之一是管壳式换热器，作为示例如图1中所示。图1的管壳式换热器包括圆柱形壳体10，其容纳在两个端板12之间延伸的平行管束11。第一流体13流入并通过两个端板之间的空间，以便与平行管束11接触，第二流体14穿过平行管束11。为了在两种流体之间提供改进的热交换，第一流体13的流动由形成相应隔室的中间挡板15限定，中间挡板15布置成使得第一流体13的流动改变其从一个隔室穿到下一隔室的方向。配置成圆形段的挡板15垂直于壳体10的纵向轴线16安装，以提供第一流体13的曲折流17。
[0003]不利的是，在管壳式换热器(诸如图1中所示的换热器)中，第二流体必须沿壳体的长度急剧改变其流动方向若干次。流动方向上的这些急剧变化导致第二流体的动态压力和其不均匀的流速的降低，这结合起来不利地影响换热器的性能。此外，管壳式换热器的清洁要求平行管束11从壳体10中移除，或者仅清洁流体可用作在管壳式换热器的壳体10内流动的第一流体13。使平行管束11可拆卸需要在平行管束11和壳体10之间有足够的间隙，以允许非破坏性的拆卸。通常，平行管束11和壳体10之间的间隙足够大，使得待加热或冷却的大量第一流体13将绕过平行管束11并与在管壳式换热器的出口处已被加热或冷却的第一流体13混合。
[0004]仍然参考管壳式换热器(例如，图1中所示的换热器)，众所周知，挡板相对于壳体纵向轴线的垂直位置导致相对低效的热传递速率/压降比，因为挡板产生大的阻力。相邻的挡板彼此平行延伸并相对于壳体的纵向轴线成直角，从而限定了一个交叉流动路径，该交叉流动路径的特征在于相邻通道之间的许多尖锐的转弯。通过减小挡板之间的间距可以提高热传递效率。然而，减小间距导致大的再循环区域并迫使较大部分的流在管和挡板之间并沿着挡板的外边缘泄漏。在相邻挡板之间限定的每个段内的流动分布的不均匀性引起许多涡流、停滞区和膨胀/收缩，这减小了局部温差。有助于降低热传递速率的另一因素归因于这样的事实，即被第一流体穿过的管必须定位在离壳体一定的径向距离处。因此，围绕位于周边的管的交叉流动比围绕中心安装的管的交叉流动快。
[0005]因此，如上所述的常规挡板布置导致通过挡板
‑
壳体间隙的流动旁路和通过管
‑
挡板间隙的流动泄漏。旁路和泄漏流减少了交叉流热传递，同时由显著的速度变化引起的流分配不均增加了死区中的回流和涡流，这又导致污垢材料在管束的管外侧上的沉积。如果在壳内沉积污垢材料之后使换热器继续运行，则随着时间的推移将经历性能的显著损失，这将转化为运行成本和能量消耗的增加。如果由于污垢材料的积聚而使换热器停止服务而要被清洁，则将存在生产的损失或减少，这转化为类似于或高于换热器的值的操作成本。此外，保持在结垢状态过长的换热器将产生硬化的沉积物，这将难以去除并且可能在具有较高温度的局部区域中引起腐蚀。在其上形成硬化沉积物并且在其上发生腐蚀的管束可能劣
化到管束必须从使用中取出并且损坏的管被堵塞的程度。
[0006]此外，由于通常达到24英尺长的长管由一连串挡板支承，为了解决与非均匀速度相关的问题，挡板以相当大的距离间隔开，因此常规布置可能经受管的流动诱导振动。
[0007]螺旋挡板换热器已被用于克服管壳式换热器中的不均匀流动的问题。第一流体流的螺旋图案可以允许将可用压降特别有效地转换成热传递，并且可以降低平行管束振动的风险。然而，螺旋挡板可以具有大的间隙，其允许第一流体流围绕挡板泄漏，并且由于温度驱动力的损失，可以导致穿过管束的速度降低和热效率降低。当期望具有大的管
‑
壳间隙的可移除管束时，这些问题尤其可能发生。此外，当冷却粘性液体时，管束的旁路也可能特别严重，由此液体在冷却后的粘度显著高于液体进入换热器时的粘度。换言之，与冷却的、粘性更大的液体相比，较温暖的粘性更小的液体可以容易地绕管束流动并绕过管束。
[0008]为了帮助防止螺旋挡板换热器的挡板的旁路，已经使用了密封装置。用于这种螺旋挡板换热器的密封装置与用于常规挡板的密封装置具有基本相同的类型，并且在防止螺旋挡板换热器中的旁路方面相对无效。此外，由于螺旋挡板换热器通常具有比分段挡板换热器更低的压降，因此与由密封装置引起的压降相关的损失相对于热传递的改进相对较高。在常规的挡板换热器中使用的密封装置最多可以在热传递上提供最小的改进，并且在最坏的情况下可以干扰束中的螺旋流动路径，从而导致热传递的显著降低。

技术实现思路

[0009]期望配置一种挡板组件，该挡板组件可以获得流体流动的均匀性，而没有热传递表面的再循环、死区或泄漏/旁路。此外，期望配置一种具有多个挡板和密封装置的定位的挡板组件，以在可接受的压降和振动极限内保持较高的热传递速率。另外，期望一种挡板组件，其通过提供更大的管与壳之间的间隙来便于管束的维护，以允许用于清洁和修理的快速移除和更换。本文中公开的实施方式解决了这些问题中的一个或多个。
[0010]本公开的实施方式可以提供一种换热器。该换热器可以包括具有纵向轴线并配置成接收第一流体的壳体。此外，换热器可以包括多个椭圆形扇形挡板，每个挡板安装在壳体中，与纵向轴线成一角度，以引导第一流体流通过壳体进入螺旋图案中。此外，换热器可以包括具有第一端和第二端的第一多个密封条，第一多个密封条径向地设置在壳体和多个轴向延伸的管之间。另外，多个挡板中的每个均可以包括与多个挡板中的其余挡板的外圆周边缘位置纵向间隔开的外圆周边缘、与远端径向边缘间隔开的近端径向边缘、与远端侧相对的近端侧、以及多个间隔开的孔，多个间隔开的孔配置成由携载第二流体的多个轴向延伸的管穿过。第一多个密封条中的每个的第一端均可以联接到多个挡板中的一个的远端侧，该远端侧在多个挡板中的一个的近端径向边缘和远端径向边缘之间。第一多个密封条中的每个的第二端均可以联接到多个挡板中的另一个的近端侧，该近端侧在多个挡板中的另一个的近端径向边缘和远端径向边缘之间。此外，第一多个密封条中的每个均可以设置成与多个挡板中的一个的远端侧和多个挡板中的另一个的近端侧两者正交，或者与多个挡板中的另一个的近端侧成不正交的角度，并且该角度可以在从多个挡板中的一个的近端径向边缘到远端径向边缘限定的方向上从大于0
°
直到80
°
。
[0011]本公开的实施方式还可以提供一种用于组装换热器的方法。该方法可以包括提供具有纵向轴线的中心杆。此外，该方法可以包括以与中心杆的纵向轴线成一角度将多个椭
圆形扇形挡板安装至中心杆，使得由多个挡板形成螺旋图案。多个挡板中的每个均可以包括与多个挡板中的其余挡板的外圆周边缘位置纵向间隔开的外圆周边缘、与远端径向边缘间隔开的近端径向边缘、与远端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种换热器，包括：壳体，具有纵向轴线并配置成接收第一流体；多个挡板，每个挡板均以螺旋角H
B
安装在所述壳体中，以引导第一流体流通过所述壳体进入螺旋图案中，其中，所述多个挡板中的每个均包括：外圆周边缘，与所述多个挡板中的其余挡板的外圆周边缘位置纵向间隔开；近端径向边缘，与远端径向边缘间隔开；近端侧，与远端侧相对；以及多个间隔开的孔，配置成由多个轴向延伸的管穿过，所述多个轴向延伸的管配置成携载第二流体；以及第一多个密封条，每个密封条均具有第一端和第二端，径向地设置在所述壳体和所述多个轴向延伸的管之间，并且每个密封条均分别位于任何两个相邻的挡板之间；其中，所述第一多个密封条中的每个均从所述多个挡板的近端至所述多个挡板的远端以螺旋角H
s
设置，所述螺旋角H
s
大于5
°
且小于所述挡板的螺旋角H
B
，其中，所述螺旋角H
B
和所述螺旋角H
s
限定为相应的挡板或密封条相对于所述壳体的纵向轴线的角度。2.根据权利要求1所述的换热器，其中，所述密封条部分地配置成部分地引导流体流螺旋地朝向出口，并且部分地引导流体流远离所述壳体，并朝向所述多个轴向延伸的管。3.根据权利要求1所述的换热器，其中：所述第一多个密封条从第一挡板的远端侧从邻近所述第一挡板的近端径向边缘至邻近第二挡板的远端径向边缘的所述第二挡板的近端侧设置，其中，所述第一挡板和所述第二挡板位于同一扇区或象限内；或所述第一多个密封条从第一挡板的远端侧从所述第一挡板的近端径向边缘和远端径向边缘的中间至第二挡板的近端径向边缘和远端径向边缘的中间的所述第二挡板的近端侧设置，其中，所述第二挡板位于与所述第一挡板不同的扇区或象限中。4.根据权利要求1所述的换热器，其中，所述第一多个密封条中的每个的所述第一端均联接至所述多个挡板中的第一挡板的所述远端侧，以及其中，所述第一多个密封条中的每个的所述第二端均联接至所述多个挡板中的第二挡板的所述近端侧。5.根据权利要求1所述的换热器，其中，所述多个挡板是椭圆形扇形挡板。6.根据权利要求1所述的换热器，其中，所述第一多个密封条具有内表面和外表面，以及其中，所述第一多个密封条从所述外表面至所述内表面成一定角度，所述角度在从所述多个挡板中的所述一个挡板的近端径向边缘至远端径向边缘限定的方向上与所述壳体不正交。7.根据权利要求6所述的换热器，其中，所述第一多个密封条中的每个均与所述壳体不正交地成15
°
直至45
°
的角度。8.根据权利要求1所述的换热器，其中，所述第一多个密封条中的每个的外表面均设置成基本上靠近所述壳体的内表面。9.根据权利要求1所述的换热器，其中，所述第一多个密封条中的每个的内表面均与所述多个轴向延伸的管中最接近的管的外表面间隔开一定距离，所述距离等于所述多个轴向延伸的管中两个相邻管的外径之间的距离。
10.根据权利要求1所述的换热器，其中，所述多个挡板中的每个均包括联接至所述近端侧的所述第一多个密封条中的至少一个、以及联接至所述远端侧的所述第一多个密封条中的至少一个。11.根据权利要求1所述的换热器，其中，联接到所述多个挡板中的每个的远端侧的所述第一多个密封条中的每个均围绕所述纵向轴线从联接至所述多个挡板中的每个的近端侧的所述多个密封条中的每个旋转地偏离。12.根据权利要求1所述的换热器，其中，所述第一多个密封条中的每个均具有弯曲外径，所述弯曲外径的曲率为椭圆形，和/或其中，所述第一多个密封条中的每个均具有弯曲内径，所述弯曲内径的曲率为椭圆形。13.根据权利要求1所述的换热器，其中，所述第一多个密封条中的每个均具有外径减去内径的宽度，所述宽度沿着所述密封条的第一端至第二端的长度变化，和/或其中，所述第一多个密封条中的每个均具有近端侧至远端侧的深度，所述深度沿着所述密封条的所述宽度或所述长度变化。14.根据权利要求1所述的换热器，其中，相同数量的密封条联接至所述多个挡板中的每个挡板。15.根据权利要求1所述的换热器，其中，围绕所述壳体的所述纵向轴线的每次旋转的密封条的数量是围绕所述壳体的所述纵向轴线的每次旋转的挡板的数量的倍数。16.根据权利要求1所述的换热器，其中，所述第一多个密封条由钢形成。17.根据权利要求1所述的换热器，还包括：第二多个密封条，每个密封条均具有径向地设置在所述壳体和所述多个轴向延伸的管之间的第一端和第二端，并且每个密封条均分别位于任何两个挡板之间，其中，所述第二多个密封条中的每个均从所述多个挡板的近端至所述多个挡板的远端以螺旋角H
2s
设置，所述螺旋角H
2s
大于5
°
，不同于螺旋角H
s
且小于所述挡板的螺旋角H
B
，其中，所述螺旋角H
B
、所述螺旋角H
s
、所述螺旋角H
2s
限定为相应挡板或密封条相对于所述壳体的纵向轴线的角度。18.根据权利要求1所述的换热器，还包括：第二多个密封条，每个密封条均具有径向地设置在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克，
申请(专利权)人：鲁姆斯科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：