换热管内外流体介质双螺旋流动壳管式换热器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种换热管内外流体介质双螺旋流动壳管式换热器，由通过封头密封的壳体、设置在壳体侧壁上的壳程进口和壳程出口、位于壳体内部两端的封板一和封板二、设置在封头上的管程进口和管程出口、位于壳体内部的折流板及多个平行安装在封板一和封板二间的换热管组成；换热管包括外管和芯管及在二者间绕管芯环绕嵌设的内翅片；其折流板为连通壳程进口和壳程出口的螺旋折流板，三者组成纵向螺旋式壳侧流通通道；内翅片由波纹内翅片板弯曲而成且在外管和芯管间形成一个纵向螺旋式内翅片管，其与管程进口和管程出口连通组成管内流通通道。本实用新型专利技术结构简单合理，在强化壳侧及管侧传热、换热性能的同时，又能有效降低流阻及结垢现象。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种壳管式换热器，尤其是涉及一种换热管内外流体 介质双螺旋流动壳管式换热器。
技术介绍
在炼油、化工、环保、能源、电力等工业中，换热器是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 油厂的建设中，换热器约占全部工艺设备投资的35-40%。其中，管壳式换 热器又占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，另一种流体在壳恻流动，并通过管子进行热量交换。同时，壳恻 布置有折流板，折流板为管子提供支撑，同时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，而旁流及漏流降低了有效 横掠管東的质量流量，故减小了壳侧的换热效率；④高流速流体横掠换热 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。 此外，在实现换热器的高效节能问题中开发出新型高效的强化传热元件同 样关键，强化传热元件的研究是新型高效换热设备设计制造的基础。因此， 合理设计开发新型高效换热器，同时实现壳管式换热壳侧及管侧传热强化，又能有效降低流阻及结港现象，提高换热器的整体换热性能对于节能降耗具有重要意义。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种换热管内外流体介质双螺旋流动壳管式换热器，其结构简单合理，在强化壳侧及管侧传热、换热性能的同时，又能有效降低流阻及结垢现象。为解决上述技术问题，本技术釆用的技术方案是 一种换热管内外流体介质双螺旋流动壳管式换热器，由通过左右两端封头进行密封的壳体、设置在壳体侧壁上的壳程进口和壳程出口、分别位于壳体内部两端的封板一和封板二、设置在所述封头上的管程进口和管程出口、设置在壳体内部的折流板以及多个平行安装在封板一和封板二间的换热管组成，所述封板一和封板二上对应开有多个供换热管穿过的通孔；所述换热管包括同心穿套的外管和芯管以及在二者间绕管芯环绕嵌设的内翅片，所述内翅片与外管和芯管之间釆用钎焊进行连接，其特征在于所述折流板为连通壳程进口和壳程出口的螺旋折流板，所述壳程进口、螺旋折流板和壳程出口组成纵向螺旋式的壳侧流通通道，螺旋折流板的外侧边缘与壳体侧壁的内壁之间固定连接，螺旋折流板上对应开有多个供换热管穿过的通孔；所述内翅片由波紋内翅片板弯曲而成且在外管和芯管之间形成一个纵向螺旋式内翅片管，所述纵向螺旋式内翅片管上分布有多个纵向螺旋式流通通道，所述纵向螺旋式流通通道与管程进口和管程出口连通组成管内流通通道o所述管程进口和管程出口均位于同一个封头上，所述管内流通通道对应管程进口和管程出口分为两个流通通道，所述两个流通通道与管程进口和管程出口组成一个来回式的双管程管内流通通道。所述管程进口和管程出口均位于壳体右端的右封头上，所述封板二和右封头之间设置有一隔板，隔板设置在封板二和右封头之间的中心处。所述隔板与封板二和右封头之间均釆用无缝钎焊进行连接。所述管程进口和管程出口分别位于壳体左右两端的两个封头上，所述管程进口和管程出口与所述纵向螺旋式流通通道组成 一个单向式的单管程管内流通通道。所述螺旋折流板内流通的的介质黏性越大，其螺旋波紋越稀疏。所述螺旋折流板的螺旋波紋形状为连续周期函数，螺旋折流板为连续螺旋片构成的折流板或由多个螺旋片搭接而成的折流板，螺旋折流板为单螺旋结构、双螺旋结构或多螺旋结构且其与壳程进口和壳程出口相应组成一个单螺旋、双螺旋或多螺旋式的壳侧流通通道。所述波紋内翅片板波紋的紋路与水平方向间的夹角为CC,其中15° <a<85°;所述波紋的波紋形状为连续周期函数，其纵向幅高与外管和芯管之间的间距相等；所述内翅片中所流通的介质黏性越大，所述波紋内翅片板的波紋越稀疏，所述波紋的波长入越大，所述纵向螺旋式流通通道的数量越少，a越大；所述螺旋折流板内流通的的介质黏性越大，其螺旋波紋越稀疏，所述纵向螺旋式流通通道的数量越少。所述壳体为圆柱形。本技术与现有技术相比具有以下优点，1、结构简单合理，加工制作方便且使用操作简便，同时，所制成换热器的种类多样，可为单壳程单管程、单壳程多管程及多壳程多管程类换热器，各类换热器冷热流体的进出口位置设计根据换热器的具体类型而定；2、釆用换热管内外流体螺旋流动结构设计，实现换热器壳侧及管内流体的双纵向螺旋运动，其壳侧螺旋折流板为单螺旋、双螺旋或多螺旋结构；换热管为纵向螺旋内翅片管，由外管、芯管(堵塞或不堵塞)和纵向连续螺旋内翅片通道组成，且纵向螺旋内翅片管的波紋翅片板为锯齿形、波紋型等，其管内介质流动方向为纵向螺旋状旋转运动，大大加强了流动边界层的扰动，并促进边界层流体和主流流体的混合，强化对流换热；因而不仅增大了换热器的传热面积，使得换热器结构更加紧凑，而且提高换热效率，减低了流体的流动阻力；3、减少了壳侧及馆内结垢现象，减轻换热管的振动，因而使换热器的使用寿命大大增加；4、通过在波紋内翅片板和/或螺旋折流板上连续开孔或缝，实现油类高黏度流体流动边界层及温度边界层的有效破坏，增强扰动，从而有效强化壳侧及管内的对流换热。总之，本技术在强化壳侧及管侧传热、换热性能的同时，又能有效降低流阻及结港现象。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本技术第一优选实施方式的整体结构示意图。图2为图1中上半空间换热管的结构示意图。图3为图1中下半空间换热管的结构示意图。图4为本技术换热管中波紋内翅片板的结构示意图。图5为本技术第二优选实施方式的整体结构示意图。图6为本技术第三优选实施方式的整体结构示意图。附图标记说明l一壳体；4一挡板一；7—换热管；IO—管程进口；13—壳程出口；16—内翅片。2—左封头；5—挡板二；8—螺旋折流板;ll一管程出口；14一外管；3—右封头；6—隔板；9一通孔；12—壳程进口15—芯管；具体实施方式实施例1如图1所示，本技术由通过两端封头即左封头2和右封头3进行密封的壳体l、设置在壳体1侧壁上的壳程进口 12和壳程出口 13、分别位于壳体1内部两端的封板一 4和封板二 5、均设置在右封头3上的一组管程进口 IO和管程出口 11、设置在壳体l内部的折流板以及多个平行安装在封板一 4和封板二 5间的换热管7组成。其中，壳程进口12和壳程出口 13分别位于壳体1的侧壁两端。所述封板一 4和封板二 5上对应开有多个供换热管7穿过的通孔9,换热管7外壁与通孔9之间无缝焊接，在封板一4和封板二 5之间形成平行的管通道。另外，壳体l为圆柱形的外壳。其封板一 4和封板二 5的周边与壳体l的内壁之间无缝焊接在一起。本实施例中，壳程进口 12位于壳体1侧壁的左端，而壳程出口 13位于壳体l侧壁的右端；另外，折流板为连通壳程进口 12和壳程出口 13的螺旋折流板8，也本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换热管内外流体介质双螺旋流动壳管式换热器，由通过左右两端封头进行密封的壳体（１）、设置在壳体（１）侧壁上的壳程进口（１２）和壳程出口（１３）、分别位于壳体（１）内部两端的封板一（４）和封板二（５）、设置在所述封头上的管程进口（１０）和管程出口（１１）、设置在壳体（１）内部的折流板以及多个平行安装在封板一（４）和封板二（５）间的换热管（７）组成，所述封板一（４）和封板二（５）上对应开有多个供换热管（７）穿过的通孔（９）；所述换热管（７）包括同心穿套的外管（１４）和芯管（１５）以及在二者间绕管芯环绕嵌设的内翅片（１６），所述内翅片（１６）与外管（１４）和芯管（１５）之间采用钎焊进行连接，其特征在于：所述折流板为连通壳程进口（１２）和壳程出口（１３）的螺旋折流板（８），所述壳程进口（１２）、螺旋折流板（８）和壳程出口（１３）组成纵向螺旋式的壳侧流通通道，螺旋折流板（８）的外侧边缘与壳体（１）侧壁的内壁之间固定连接，螺旋折流板（８）上对应开有多个供换热管（７）穿过的通孔（９）；　所述内翅片（１６）由波纹内翅片板弯曲而成且在外管（１４）和芯管（１ ５）之间形成一个纵向螺旋式内翅片管，所述纵向螺旋式内翅片管上分布有多个纵向螺旋式流通通道，所述纵向螺旋式流通通道与管程进口（１０）和管程出口（１１）连通组成管内流通通道。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴峰，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]