螺旋簧支撑壳管式换热器制造技术

一种的高传热系数低压降管式换热器，特别涉及一种螺旋簧支撑壳管式换热器，包括包括壳体（7）、换热管（5）、第一管板（12）和第二管板（13），其特征在于：壳体上设置壳侧流体入口（3）和壳侧流体出口（4），壳体两端分别设置凸形封头（9）和换热器封头管箱（14），换热器封头管箱上设置管侧流体入口（1）和管侧流体出口（2），管侧流体入口和管侧流体出口相对应，换热管与第一管板和第二管板固定连接在壳体内，螺旋簧支撑扰流结构（6）等间距的安装在换热管之间。本实用新型专利技术利用特殊螺旋簧式结构作为管间支撑物空隙度高的特点，有效地增加壳侧流体的扰动与混合，减薄了边界层厚度，提高了传热效率，降低制造生产成本，节约能源消耗。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

螺旋簧支撑壳管式换热器
本技术涉及一种的高传热系数低压降管式换热器，特别涉及一种螺旋簧支撑壳管式换热器。
技术介绍
传统的管壳式换热器具有结构简单、可靠性高、适应压力范围广、选在范围大、成本低，设计、制造和实用技术成熟等优点，特别是在处理大流量、温度和压力等高参数的情况下，管壳式换热器更凸显其优势。因此，管壳式换热器广泛应用于石油、化工、能源、动力、 冶金等领域。但是，传统的换热器一般采用光滑管或异型管作为传热元件；折流板或是折流杆支撑管束，兼有导流的作用。壳侧流体流动时在转折区及进出口附近涡流滞留区会形成流动和传热死区，从而降低了传热效率。壳程流体横向冲刷管束，造成较大的流动阻力，并且在大雷诺数下管束常发生流体诱发震动，而导致换热管泄露失效。因此传统管壳式换热器在结构和性能上都有待进一步完善。
技术实现思路
根据以上现有技术的不足，本技术要解决的技术问题是提供一种在保证足够强度的扰动的同时，又可有效的降低壳程流体的压降，减少传热温差损失，提高总传热系数的螺旋簧支撑换热管的管壳式换热器。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种螺旋簧支撑壳管式换热器，包括壳体、换热管、第一管板和第二管板，其特征在于壳体上设置壳侧流体入口和壳侧流体出口，壳体两端分别设置凸形封头和换热器封头管箱，换热器封头管箱上设置管侧流体入口和管侧流体出口，管侧流体入口和管侧流体出口相对应，换热管与第一管板和第二管板固定连接在壳体内，螺旋簧支撑扰流结构等间距的安装在换热管之间。采用螺旋簧支撑扰流结构等间距的安装在换热管之间并与换热管紧密接触，以多点支撑方式支撑换热管，管间支撑物空隙度高，有效的增加了壳侧流体的扰动和混乱，减薄了边界层的厚度，对流体的阻力小，提高了传热效率。管侧流体入口、管侧流体出口和换热管构成管程流道，壳侧流体入口、壳侧流体出口与螺旋簧支撑结构共同构成换热器的壳侧流体通道。所述的换热器封头管箱由换热器封头、隔板和第一管板构成，换热器封头管箱与隔板焊成一体，隔板水平设置于换热器封头和第一管板之间。强化管内外的对流热换，提高总换热系数，提高整个换热器的传热性能。螺旋簧支撑物可以为Si-Mn钢或不锈钢，也可以由其他高强度或耐腐蚀的材料通过连铸、模铸等方法制造。所述的螺旋簧支撑扰流结构为渐缩渐扩型螺旋簧。渐缩渐扩型螺旋簧结构刚度较大，可以承受较大负载，平直段为支撑结构，渐缩渐扩段为扰流结构，支撑物根据换热管的管形布置，支撑段选择适当的螺距。所述的螺旋簧支撑扰流结构以点接触方式与换热管连接。减薄了边界层的厚度，提闻传热效率。所述的换热管可以为光管、缩放管、横纹波纹管、螺旋波纹管、扭曲管螺旋槽管或波接管。所述的换热管与第一管板和第二管板的连接方式为强度焊或强度胀接。增强牢固性。所述的凸形封头与第二管板的连接方式为堆焊，堆焊厚度为4_-6_，凸形封头通过法兰结构与壳体连接。本技术所具有的有益效果是所述的螺旋簧支撑换热管的壳管式换热器利用特殊螺旋簧式结构作为管间支撑物空隙度高的特点，可有效地增加壳侧流体的扰动与混合，减薄了边界层的厚度，而其自身对流体的阻力又很小，提高了传热的效率。另外，用异形管代替现有的光滑传热管，可强化管内外的的对流换热，提高总换热系数，提高整个换热器的传热性能。与现有的技术相比，在传热工艺不变的情况下，这种设计方法可大大节省金属材料的消耗，降低制造生产成本，节约能源消耗，在能源日益短缺的今天具有可观的经济效益和社会效益。附图说明图I为螺旋簧支撑壳管式换热器的示意图；图2为螺旋簧的三维模型的三维示意图；图3为螺旋簧的三维模型的前视图；图4为螺旋簧的三维模型的左视图；图5为螺旋簧支撑管式换热器的横向切面示意图；图6为圆锥缩放管结构示意图；图7为横纹波纹管示意图；图8为螺旋波纹管示意图；其中1、管侧流体入口 2、管侧流体出口 3、壳侧流体入口 4、壳侧流体出口 5、换热管6、螺旋簧支撑扰流结构7、壳体8、换热器封头管箱9、凸形封头10、隔板 11、防冲板12、第一管板13、第二管板。具体实施方式以下结合附图对本技术的实施例做进一步描述如图1-8所不,螺旋簧支撑壳管式换热器,包括壳体7、换热管5、第一管板12和第二管板13，壳体7上设置壳侧流体入口 3和壳侧流体出口 4，壳体7两端分别设置凸形封头 9和换热器封头管箱14，换热器封头管箱14上设置管侧流体入口 I和管侧流体出口 2，管侧流体入口 I和管侧流体出口 2相对应，换热管5与第一管板12和第二管板13固定连接在壳体7内，螺旋簧支撑扰流结构6等间距的安装在换热管5之间。换热器封头管箱14由换热器封头8、隔板10和第一管板12构成，换热器封头管箱14与隔板10焊成一体，隔板10 水平设置于换热器封头8和第一管板12之间。螺旋簧支撑扰流结构6为渐缩渐扩型螺旋簧。螺旋簧支撑扰流结构6以点接触方式与换热管5连接。换热管5可以为光管、缩放管、 横纹波纹管、螺旋波纹管、扭曲管螺旋槽管或波接管。换热管5与第一管板12和第二管板13的连接方式为强度焊或强度胀接。凸形封头9与第二管板13的连接方式为堆焊，堆焊厚度为凸形封头9通过法兰结构与壳体7连接。工作原理和使用过程图1-8为本技术的一种具体结构。本螺旋簧支撑管式换热器由管侧流体入口管I、管侧流体出口 2、壳侧流体入口 3、壳侧流体出口 4、换热管5、螺旋簧支撑扰流结构6、 壳体7、换热器封头8、凸形封头9、隔板10、防冲板11、第一管板12、第二管板13、换热器封头管箱14等结构组成。其相互连接关系为换热管5与管板通过强度焊或是强度胀接的方式连接固定于换热器的壳体7内，螺旋簧以一定的间距排列在换热管之间，以点接触的方式支撑换热管，凸形封头9和第二管板13以堆焊的方式连接，堆焊厚度4-6mm，管板采用不锈钢结构。换热器封头管箱14和隔板10焊成一体，隔板10水平设置于换热器封头8、第一管板12之间的中心处。凸形封头9通过法兰结构和壳体7连接。管侧流体入口 I和出口 2和换热管5共同构成管程流道。壳侧流体入口 3、壳侧流体出口 4螺旋簧支撑结构共同构成换热器的壳侧流体通道。如图5所示，一种螺旋簧支撑结构在管式换热器中的横向剖面图。结构形式为渐缩渐扩型螺旋簧，其中平直段为支撑结构，渐缩渐扩段为扰流结构。使用 60Si2MnA制造此螺旋簧结构，经过热处理后的硬度为HRc42-48。传热管可以是光管、也可以是缩放管、横纹波纹管、螺旋波纹管、扭曲管螺旋槽管、波节管等异形强化换热管管。根据具体的设计要求，本技术的结构形式也可以为单壳程单管程、单壳程多管程及多壳程多管程类换热器。各类换热管的进出口位置依换热器的具体类型而定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺旋簧支撑壳管式换热器，包括壳体（7）、换热管（5）、第一管板（12）和第二管板（13），其特征在于：壳体（7）上设置壳侧流体入口（3）和壳侧流体出口（4），壳体（7）两端分别设置凸形封头（9）和换热器封头管箱（14），换热器封头管箱（14）上设置管侧流体入口（1）和管侧流体出口（2），管侧流体入口（1）和管侧流体出口（2）相对应，换热管（5）与第一管板（12）和第二管板（13）固定连接在壳体（7）内，螺旋簧支撑扰流结构（6）等间距的安装在换热管（5）之间。

【技术特征摘要】
1 一种螺旋簧支撑壳管式换热器，包括壳体(7)、换热管(5)、第一管板(12)和第二管板(13 )，其特征在于壳体(7 )上设置壳侧流体入口( 3 )和壳侧流体出口( 4 )，壳体(7 )两端分别设置凸形封头(9)和换热器封头管箱(14)，换热器封头管箱(14)上设置管侧流体入口 (I)和管侧流体出口(2)，管侧流体入口( I)和管侧流体出口(2)相对应，换热管(5)与第一管板(12)和第二管板(13)固定连接在壳体(7)内，螺旋簧支撑扰流结构(6)等间距的安装在换热管(5)之间。2.根据权利要求I所述的螺旋簧支撑壳管式换热器，其特征在于所述的换热器封头管箱(14)由换热器封头(8)、隔板(10)和第一管板(12)构成，换热器封头管箱(14)与隔板 (10)焊成一体，隔板(10)水平设置于换热器封头(8)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：代国岭，张春霞，张希忠，马虎根，吕凤勇，何红萍，高慧，
申请(专利权)人：山东万海双涵化工设备有限公司，上海理工大学，
类型：实用新型
国别省市：