一种管式换热器换热管位置设计方法及管式换热器技术

本发明专利技术涉及换热器技术领域，具体涉及一种管式换热器换热管位置设计方法及管式换热器。该设计方法包括以下步骤：以换热器壳体的横向面中心点为起点，做设定初始半径的顺时针斐波那契螺旋线和逆时针斐波那契螺旋线，并周向阵列设定次数；在顺时针和逆时针斐波那契螺旋线位于同一选定圆周上的交点处设置第一圈换热管；做下一设定初始半径的顺时针和逆时针斐波那契螺旋线，并周向阵列下一设定次数，在顺时针斐波那契螺旋线和逆时针斐波那契螺旋线位于同一设定圆周上的交点处设置下一圈换热管，重复该步骤，直至将整个换热器壳体填充。能够解决现有技术中的排布方式会导致换热器内部的流道产生旋涡，最终导致每根换热管传热能力不一致的问题。不一致的问题。不一致的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种管式换热器换热管位置设计方法及管式换热器


[0001]本专利技术涉及换热器
，具体涉及一种管式换热器换热管位置设计方法及管式换热器。

技术介绍

[0002]管式换热器是工业生产中广泛使用的换热器的种类，同时也是许多工业产品的关键部件。因此设计高性能的管式换热器是提升工业生产能力的有效途径。
[0003]目前使用的管式换热器的管排布采用叉排的方法，这样的排布方式会导致换热器内部的流道产生旋涡，提高走廊通道的阻力，导致换热器内部各区域的换热流体流速不一致，最终导致每根换热管传热能力不一致，其管束整体的换热性能不能发挥出来。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种管式换热器换热管位置设计方法及管式换热器，能够解决现有技术中的排布方式会导致换热器内部的流道产生旋涡，提高走廊通道的阻力，以导致换热器内部各区域的换热流体流速不一致，最终导致每根换热管传热能力不一致的问题。
[0005]为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0006]一方面，本专利技术提供一种管式换热器换热管位置设计方法，包括以下步骤：
[0007]以换热器壳体的横向面中心点为起点，做设定初始半径的顺时针斐波那契螺旋线和逆时针斐波那契螺旋线，并周向阵列设定次数；在顺时针斐波那契螺旋线和逆时针斐波那契螺旋线位于同一选定圆周上的交点处设置第一圈换热管；
[0008]做下一设定初始半径的顺时针斐波那契螺旋线和逆时针斐波那契螺旋线，并周向阵列下一设定次数，在顺时针斐波那契螺旋线和逆时针斐波那契螺旋线位于同一设定圆周上的交点处设置下一圈换热管，下一设定初始半径为上一设定半径的设定倍数，下一设定次数为上一设定次数的设定倍数，重复该步骤，直至将整个换热器壳体填充。
[0009]在一些可选的方案中，设定初始半径为换热管半径。
[0010]在一些可选的方案中，第一圈换热管中每两个换热管中心之间，以及每个换热管中心与横向面中心点之间的间距均在第一设定范围内。
[0011]在一些可选的方案中，每一圈换热管中每两个换热管中心之间，以及下一圈换热管中心与内侧的换热管中心之间的间距在第一设定范围内。
[0012]在一些可选的方案中，所述第一设定范围为不小于1.25倍的换热管外径，且不大于1.75倍的换热管外径。
[0013]在一些可选的方案中，所述设定倍数为1.3
‑
1.6倍。
[0014]在一些可选的方案中，所述设定次数为5
‑
7次。
[0015]在一些可选的方案中，在将整个换热器壳体填充时，若最外侧的换热管至换热管间隔换热器壳体内壁不在第二设定范围内，则通过调整设定倍数，使最外侧的换热管至换
热管间隔换热器壳体内壁在第二设定范围内。
[0016]在一些可选的方案中，所述第二设定范围为不小于0.5倍的换热管外径，大不于换热管外径，且不小于8mm。
[0017]另一方面，本专利技术还提供一种管式换热器，所述管式换热器内的换热管位置利用上述的管式换热器换热管位置设计方法设计。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：利用上述的管式换热器换热管位置设计方法设计的一种管式换热器。相较现有技术中的换热管叉排而言，其通过改善换热器内部的流道，减少恶化旋涡，减小了其走廊通道的阻力损失，降低换热器的压降。而从换热角度而言，其打断了叉排时流体的周期性重复运动，有效弥补了换热管的流体前滞止点带来的传热恶化，以上可以有效改善管式换热器的综合性能。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例中管式换热器的俯视结构示意图；
[0021]图2为本专利技术实施例中管式换热器的主视结构示意图；
[0022]图3为本专利技术实施例中逆时针斐波那契螺旋线的示意图；
[0023]图4为本专利技术实施例中设置第一圈换热管的示意图。
[0024]图中：1、换热管；2、换热器壳体；21、进口；22、出口。
具体实施方式
[0025]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0026]以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细说明。
[0027]本专利技术提供一种管式换热器换热管位置设计方法，包括以下步骤：
[0028]如图3和图4所示，S1：以换热器壳体2的横向面中心点为起点，做设定初始半径的顺时针斐波那契螺旋线和逆时针斐波那契螺旋线，并周向阵列设定次数；在顺时针斐波那契螺旋线和逆时针斐波那契螺旋线位于同一选定圆周上的交点处设置第一圈换热管1。
[0029]在一些可选的实施例中，设定初始半径为换热管半径。则：顺时针斐波那契螺旋线和逆时针斐波那契螺旋线，以递归的方法来定义的参数为：F0＝换热管半径；F1＝换热管半径；F2＝F0+F1；F3＝F
2+
F1。在本实施例中，换热管直径为19mm。则，F0＝19mm；F1＝19mm；F2＝F0+F1；F3＝F
2+
F1。
[0030]换热器壳体2的中轴线也设有一根换热管1。
[0031]第一圈换热管1中每两个换热管中心之间，以及每个换热管中心与横向面中心点之间的间距均在第一设定范围内。第一设定范围为不小于1.25倍的换热管外径，且不大于
1.75倍的换热管外径。这样的设计可以使各个换热管之间有较好的间距，可以使换热器壳体2内的换热管之间有充足的空间让换热流体流动。
[0032]当第一圈换热管1中每两个换热管中心之间，或者每个换热管中心与横向面中心点之间的间距不在第一设定范围内，通过调整周向阵列的设定次数，使每两个换热管之间的间距均在第一范围内。
[0033]在一些可选的实施例中，所述设定次数为5
‑
7次。即顺时针斐波那契螺旋线和逆时针斐波那契螺旋线周向阵列5
‑
7次，本例中周向阵列6，这样可使每两个换热管之间的间距更加合理。
[0034]如图1所示，S2：做下一设定初始半径的顺时针斐波那契螺旋线和逆时针斐波那契螺旋线，并周向阵列下一设定次数，在顺时针斐波那契螺旋线和逆时针斐波那契螺旋线位于同一设定圆周上的交点处设置下一圈换热管，下一设定初始半径为上一设定半径的设定倍数，下一设定次数为上一设定次数的设定倍数，重复该步骤，直至将整个换热器壳体2填充。
[0035]在一些可选的实施例中，设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管式换热器换热管位置设计方法，其特征在于，包括以下步骤：以换热器壳体的横向面中心点为起点，做设定初始半径的顺时针斐波那契螺旋线和逆时针斐波那契螺旋线，并周向阵列设定次数；在顺时针斐波那契螺旋线和逆时针斐波那契螺旋线位于同一选定圆周上的交点处设置第一圈换热管；做下一设定初始半径的顺时针斐波那契螺旋线和逆时针斐波那契螺旋线，并周向阵列下一设定次数，在顺时针斐波那契螺旋线和逆时针斐波那契螺旋线位于同一设定圆周上的交点处设置下一圈换热管，下一设定初始半径为上一设定半径的设定倍数，下一设定次数为上一设定次数的设定倍数，重复该步骤，直至将整个换热器壳体填充。2.如权利要求1所述的管式换热器换热管位置设计方法，其特征在于：设定初始半径为换热管半径。3.如权利要求2所述的管式换热器换热管位置设计方法，其特征在于：第一圈换热管中每两个换热管中心之间，以及每个换热管中心与横向面中心点之间的间距均在第一设定范围内。4.如权利要求2所述的管式换热器换热管位置设计方法，其特征在于：每一圈换热管中每两个换热管中心之间，以及下一圈换热管中心与内侧的换热管中心之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：田春平，姚露，陈勇，朱东保，夏俊杰，邵燕，陈先兵，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：