一种阶梯折流板换热器制造技术

一种阶梯折流板换热器，属于管壳式换热器技术领域。阶梯折流板换热器其内部和传统的单弓形折流板换热器不同的是将原折流板分为主、副折流板两个部分，壳程流体进入时先经过主折流板，后经过副折流板：主折流板上的缺口可以让管程流体通过，随后流体在副折流板的阻挡下分为两部分，其中一部分被副折流板二次折流冲向传统单弓形折流板换热器的流动死区处，另一部分经过副折流板和管程筒体内壁之间的空隙流到副折流板的后部避免从副折流板后部产生流动死区的发生，这两部分流体的路径长度不同在下一个主折流板缺口前相遇会产生较强的湍流从而强化传热。本发明专利技术可以减小流动死区、降低壳程压力、提高换热系数，同时具备结构简单、制造方便的优点。制造方便的优点。制造方便的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种阶梯折流板换热器


[0001]本专利技术属于管壳式换热器
，其具体涉到对现在常用的折流板换热器的改进，尤其涉及一种阶梯折流板换热器。

技术介绍

[0002]管壳式换热器又称热交换器，其具有较高的可靠性、制造容易、维护方便等特点，在石油化工、电力输送、冶金、船舶等领域有广泛的应用。通常在管壳式换热器中包括壳体、管板、管箱、折流板、换热管等。目前在工程中常用的管壳式换热器为单弓形折流板换热器和螺旋折流板换热器。
[0003]折流板在管壳式换热器中起到了非常关键的作用，折流板在壳体内部起到了支撑换热管管束的作用，同时让壳程内流动的流体在流动的时候能够受到阻挡来增加流体的湍流程度，同时增加壳程流体在壳程内的流动距离来提高传热系数。传统的单弓形折流板壳程压降大、存在流动死区导致其内部湍流较低造成污垢堆积增加维护成本、折流板缺口处的管束支撑跨距处容易产生管束的振动导致换热管磨损甚至断裂从而缩短换热器的使用寿命。如专利CN202210614413.3中在单弓形折流板换热器中增加了波形折流板，让筒体内的流体呈“W”形流动，但波形折流板穿插在单弓形折流板中必然会增加壳程流动阻力，同时波形折流板在实际加工过程中其加工难度较高限制了其实际应用。相比于单弓形折流板而言螺旋折流板虽然会减小壳程压降，但在折流时壳程内流体湍流程度低减小换热系数、加工和安装螺旋折流板较弓形折流板困难、所需加工精度高、如专利ZL201910498389.X公开的一种折弯3分螺旋折流板换热器由多块加工板拼接而成，在多块板拼接的螺旋流道中间存在短路现象，减少了流体流动距离从而换热性能下降。在专利CN201110117791.2中对连续螺旋折流板换热器进行了改进，虽然消除了断续三角形空间以及短路的现象，但由于是在本来加工难度较高的螺旋折流板基础上进行改进使其结构更加复杂，加工以及安装成本增加。螺旋折流板换热器在工作时壳程流体会在折流板的引导下做螺旋运动，壳程流体会在离心力的作用下会让靠近中间区域的流体速度变慢进而影响换热效果，专利CN106288879B针对上面不足在螺旋折流板上安装鳍片，鳍片的安装会增加流体在壳程内的流动阻力从而削弱螺旋折流板壳程压降低的优势，同时鳍片安装增加了折流板的加工难度，尤其是在大型管壳式换热器中显得更加不实用，很难称之为明智之举，专利CN201110117791.2中对螺旋折流板换热器所存在的三角形空间泄漏的情况进行了改进，在扇形螺旋折流板之间增加了带有条形间隙或数个圆孔及插头的三角形和梯形构件，构件的增加会使结构变得复杂，尤其是在大量换热管的管壳式换热器中加工和安装更加复杂，使其实用性大大降低。
[0004]传统的单弓形折流板和螺旋折流板存在上述的不足，因此有必要在原有折流板的基础上进行改进，设计一款新型折流板就显得非常重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术是从现有的管壳式换热器存在缺点出发，提出一种流动死区少、结构简单、便于加工和安装的阶梯折流板换热器，对传统的折流板换热器存在的流动死区大、管子容易振动、压降大的缺点进行优化，该阶梯折流板换热器换热系数以及综合性能比传统的单弓形折流板换热器优，该种阶梯折流板换热器可以是固定管板式、浮头式和U形管式换热器。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0007]一种阶梯折流板换热器，为在传统的单弓形折流板换热器的基础上面进行了改进，将原来的折流板中间插入一个尺寸较小的副折流板，同时将主折流板的结构进行重新设计来获得更小的壳程压降，该结构可以有效改善传统单弓形折流板所存在的流动死区来提高换热系数，同时其加工和安装难度比螺旋折流板低。即本专利技术提供的阶梯折流板换热器其内部和传统的单弓形折流板换热器不同的是将原折流板分为主、副折流板两个部分，壳程流体进入时先经过主折流板3，后经过副折流板4，其中主折流板3尺寸较大，副折流板4尺寸较小。具体结构描述如下：
[0008]一种阶梯折流板换热器，包括管箱筒体一11、管箱筒体二6、安装在管箱筒体一11上的管程出口1、安装在管箱筒体二6上的管程入口5、壳程筒体8、安装在壳程筒体8上的壳程进口9和出口7、壳程筒体两端管板10、换热管束2、安装在换热器壳程筒体内的主折流板3和副折流板4。
[0009]所述的主折流板3是一块带有缺口的圆形板状结构(圆形挡板)，其上间隔设有多个用于穿过换热管的换热管束孔；所述缺口是该圆形挡板和另一圆相交后的重叠区域；所述圆形挡板的半径与壳程筒体8内壁半径相等为R，另一用来相交的圆半径为R1，其中，R1≤R，用来相交的圆和圆形挡板的圆心距M，R≤M＜R+R1。
[0010]所述的副折流板4为单弓形折流板，其半径为R2，壳程筒体8内壁半径为R，其中R2＜R。副折流板4也设有多个用于穿过换热管的换热管束孔。副折流板4的缺口高度L5取1～1.5R2，其中缺口高度指单弓形折流板的弦中点过其所在圆圆心至缺口最远处的位置。
[0011]所述的主折流板3上的打孔方向与主折流板3直径方向夹角为α，α的取值范围是60～90
°
，当为90
°
时候主折流板3为垂直安装，其余为倾斜安装在壳程筒体内。所述的副折流板4的打孔方向与副折流板4直径方向的夹角为λ，λ的取值范围是60～90
°
。
[0012]所述主折流板3和副折流板4间隔交替布置在壳程筒体8内，壳程筒体8内主折流板3和副折流板4的数量相同，主折流板3安装时需要紧贴壳程筒体8内壁面安装来防止壳程流体短路，副折流板4安装时与壳程筒体8内壁面存在一定间隙。其中，第一个主折流板3缺口应布置在距离管程入口5最远的位置，第二块主折流板3的缺口方向和第一块主折流板3方向是沿着折流板轴线方向旋转0
‑
180
°
得到的，即相邻主折流板3沿着壳程筒体8轴向分布的旋转角度取值范围是0
‑
180
°
，相邻副折流板4沿着壳程筒体8轴向分布的旋转角度的取值范围是0
‑
180
°
。在壳程筒体8内相邻两个主折流板3的垂直距离为L3。所述副折流板4距离其上方主折流板3的垂直距离为L1，距离其下方主折流板3的垂直距离为L2，L1、L2、L3之间的关系是L3＝L1+L
2+
L4，L4为折流板厚度。
[0013]进一步的：所述的主折流板3上用来相交的圆心和圆形挡板圆心距为R，即用来相交的圆的圆心在圆形挡板圆弧上。
[0014]进一步的：所述的主折流板3在壳程筒体内布置为均匀布置，即两个相邻的主折流板之间的垂直距离相等。
[0015]进一步的：所述的主折流板的打孔方向与主折流板直径方向的夹角α优选取90
°
；所述的副折流板的打孔方向与副折流板直径方向的夹角λ优选取90
°
。
[0016]进一步的：形成主折流板3时，其与另一用来相交圆的半径之比R1/R＝3/5。
[0017]进一步的：所述的副折流板4在相邻的两个主折流板3之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阶梯折流板换热器，其特征在于，所述的阶梯折流板换热器为在传统单弓形折流板换热器的基础上面进行如下改进：将换热器壳程筒体内的原折流板作为主折流板，并在原折流板中间插入一个尺寸小的副折流板，同时对主折流板的结构进行改进来获得更小的壳程压降，壳程流体进入时先经过主折流板(3)，后经过副折流板(4)；所述主折流板(3)和副折流板(4)间隔交替布置在壳程筒体(8)内，壳程筒体(8)内主折流板(3)和副折流板(4)的数量相同，主折流板(3)安装时需要紧贴壳程筒体(8)内壁面安装来防止壳程流体短路，副折流板(4)安装时与壳程筒体(8)内壁面存在间隙。2.根据权利要求1所述的一种阶梯折流板换热器，其特征在于，所述的主折流板(3)和副折流板(4)的结构如下：所述的主折流板(3)是一块带有缺口的圆形挡板，其上间隔设有多个用于穿过换热管的换热管束孔；所述缺口是该圆形挡板和另一圆相交后的重叠区域；所述圆形挡板的直径与壳程筒体(8)内壁半径相等为R，另一用来相交的圆半径为R1，其中，R1≤R，用来相交的圆和圆形挡板的圆心距M，R≤M＜R+R1；所述的副折流板(4)为单弓形折流板，其半径为R2，壳程筒体(8)内壁半径为R，其中R2＜R；副折流板(4)上也设有多个用于穿过换热管的换热管束孔；所述副折流板(4)的缺口高度L5取1～1.5R2，其中缺口高度指单弓形折流板的弦中点过其所在圆圆心至缺口最远处的距离。3.根据权利要求2所述的一种阶梯折流板换热器，其特征在于，所述的主折流板(3)上用来相交的圆心和圆形挡板圆心距优选为R，即用来相交的圆的圆心在圆形挡板圆弧上。4.根据权利要求2所述的一种阶梯折流板换热器，其特征在于，形成主折流板(3)时，其与另一用来相交圆的半径之比R1/R＝3/5；所述的副折流板(4)半径R2与壳程筒体(8)内壁半径R之比，R2/R的取值范围1/2～4/5。5.根据权利要求1所述的一种阶梯折流板换热器，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李巍，张宏，马春帅，王野，
申请(专利权)人：大连万慷工业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：