大螺旋多管纏繞換熱器的制造方法
【專利摘要】大螺旋多管纏繞換熱器，屬于水換熱器技術(shù)領(lǐng)域。包括殼體（4）和設(shè)在殼體（4）內(nèi)腔的換熱管，其特征在于：所述的換熱管包括多層同軸纏繞的螺紋管層，螺紋管層由多條平行螺旋纏繞的螺紋管（5）構(gòu)成，螺紋管（5）與水平面有38o~45o的傾角。高溫氣體是在多條較細(xì)螺旋螺紋正反向纏繞的細(xì)管內(nèi)流動(dòng)，被加熱水在殼內(nèi)湍流流動(dòng)，間壁式換熱。換熱器不在壓力容器范疇內(nèi)。同樣換熱效果體積只有傳統(tǒng)管殼式1/5~1/7。螺紋管密度大，傳熱面積更高，可用液?液換熱工況，其體積更為緊湊。
【專利說明】
大螺旋多管纏繞換熱器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]大螺旋多管纏繞換熱器，屬于水換熱器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]螺旋纏繞管式換熱器在工程中的應(yīng)用，已經(jīng)有120余年歷史，最初是用于空氣液化。目前最為常見的汽一水換熱器，通常為列管式結(jié)構(gòu)，換熱面積小，體積大而笨重，并且凝結(jié)水均勻地附著在管壁上，形成隔膜，阻礙了氣-水的熱交換；另外，列管式換熱器沒有自補(bǔ)償能力，在頻繁熱、冷態(tài)更換工作條件下，極易造成部件的損壞。再者，螺紋管徑粗，管子排列間距大，管外流體不易形成湍流，傳熱系數(shù)低，換熱效率下降。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊的大螺旋多管纏繞換熱器。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:該大螺旋多管纏繞換熱器，包括殼體和設(shè)在殼體內(nèi)腔的換熱管，其特征在于:所述的換熱管包括多層同軸的螺紋管層，螺紋管層由多條平行螺旋纏繞的螺紋管構(gòu)成，螺紋管與水平面有38 °~45 °的傾角。
[0005]本實(shí)用新型的大螺旋多管纏繞換熱器，是一種結(jié)構(gòu)緊湊的高效換熱設(shè)備，是目前螺旋螺紋管(和纏繞管)式換熱器的優(yōu)化形式。殼體由上橢圓封頭、殼體和下橢圓封頭組成，氣體或高溫流體進(jìn)口安裝在上球形封頭，冷凝水或高溫流體出口安裝在下球形封頭。殼體上端側(cè)面是冷流體出口，殼體下端側(cè)面是冷流體進(jìn)口，與以往管殼式氣一水換熱器不同，它是氣體由上口進(jìn)管程螺旋往下流動(dòng)散熱，下口流出冷凝水，被加熱水由下口進(jìn)殼程在殼內(nèi)與管內(nèi)氣體熱交換從上口流出。螺紋管與水平線有38°?45°的傾角，相同的殼體內(nèi)腔直徑下，可以滿足更多的螺紋管盤繞，增大高溫氣體的進(jìn)入量;高溫氣體在多條較細(xì)螺旋螺紋正反向纏繞的細(xì)管內(nèi)流動(dòng)，被加熱水在殼內(nèi)湍流流動(dòng)，間壁式換熱。換熱器不在壓力容器范疇內(nèi)，達(dá)到同樣換熱效果只需傳統(tǒng)管殼式換熱器體積的1/5?1/7。
[0006]相鄰螺紋管層中的所述螺紋管的纏繞方向相反。采用大螺旋纏繞，相鄰兩層纏繞方向相反，一層順時(shí)針纏繞、一層逆時(shí)針纏繞。
[0007]優(yōu)選的，所述的螺紋管與水平面有40°的傾角。在該傾角下，螺紋管的排列密度和蒸汽流速間的搭配能夠形成最大的換熱效率。
[0008]所述的螺紋管的管長度是殼體長度的1.5?2.5倍。蒸汽流動(dòng)的管程是被加熱水在殼程的2倍又是多條較細(xì)螺紋管螺旋纏繞，如同在毛細(xì)管中流動(dòng)，熱交換強(qiáng)烈。
[0009]所述的螺紋管層之間、螺紋管層與殼體的內(nèi)壁之間間隙為1.2mm?2.0 mm。每層螺紋管束纏繞排列數(shù)量密度大，是傳統(tǒng)換熱器的2?3倍，與列管式管束相比在熱冷變化時(shí)有良好的補(bǔ)償能力。結(jié)構(gòu)緊湊，承壓2MPa，耐溫380°C，在單位容積內(nèi)具有更多的傳熱面積。
[0010]同一螺紋管層內(nèi)的相鄰所述螺紋管的間隙為1.5mm?2.5mm。螺紋管多管螺旋纏繞在相同圓周直徑上排管子數(shù)量接近最大值，提高單位體積下螺紋管纏繞數(shù)量是原有殼截面數(shù)量的近3倍，可使螺紋管內(nèi)流體通量大2?3倍。換熱面積增大2倍以上。螺紋管束密度高，換熱面積大，換熱效率高、性能可靠、安裝方便、體積小、無噪音，壽命長。
[0011 ]所述的螺紋管的內(nèi)、外壁上均設(shè)有螺紋。傳熱機(jī)制熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流，熱對(duì)流處于主導(dǎo)地位，螺紋管內(nèi)流有內(nèi)螺紋，使流體在管內(nèi)產(chǎn)生湍流流動(dòng)，設(shè)計(jì)螺紋管容積是殼容積60%以上，殼容積減小，并且層間隙和管間隙控制在1.5?2.5mm以內(nèi)，極大提高螺紋管外流體流速流動(dòng)狀態(tài)，湍流效果好，使換熱系數(shù)顯著增大。
[0012]所述殼體的材質(zhì)為304奧氏體不銹鋼，螺紋管的材質(zhì)為316L奧氏體不銹鋼。以適應(yīng)不同工況。
[0013]大螺旋多管纏繞換熱器的殼體管板與螺紋管焊接采用脈沖自動(dòng)焊接，承壓能力比手工焊高1.5倍以上，殼體與封頭焊接采用環(huán)縫自動(dòng)焊接，焊縫熔深均勻，外形美觀、制作精良。
[0014]本實(shí)用新型的大螺旋多管纏繞換熱器適用于蒸餾回流系統(tǒng);濃縮真空冷凝系統(tǒng)；精餾，塔頂冷凝系統(tǒng);尾氣余熱回收系統(tǒng);工藝物料加熱冷卻;洗浴系統(tǒng);化工有機(jī)溶劑回收冷凝器;冶金(油)水冷卻等可在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用和推廣。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的大螺旋多管纏繞換熱器所具有的有益效果是:本實(shí)用新型為相變汽水換熱裝置，耐高溫、高壓，節(jié)能15%以上。與現(xiàn)有螺旋螺紋管(纏繞管)換熱器相比，螺紋管密度大，傳熱面積更高，可用液-液換熱工況，其體積更為緊湊。單位重量含熱量較高的蒸汽進(jìn)入多條較細(xì)螺旋螺紋管內(nèi)，以較高流速正反向螺旋往下沖刷，破壞隔膜。蒸汽流動(dòng)的管程是被加熱水在殼程的2倍，多條較細(xì)螺紋管螺旋纏繞，高溫氣體進(jìn)如毛細(xì)管，熱交換強(qiáng)烈。螺紋管內(nèi)蒸汽溫度可由200°C左右瞬間凝結(jié)為50°C熱水，并且沒有噪聲和振動(dòng)。被加熱水由下口進(jìn)管程與蒸汽逆流而上，螺紋管層之間、管殼之間間隙是1.5_左右，流動(dòng)路線呈S狀，流速在2?5m/秒左右，使被加熱水劇烈擾動(dòng)沸騰增強(qiáng)換熱，瞬間由50°C提升到60?65°C。換熱元件為不銹鋼管，不銹鋼管外表面滾壓制上螺紋狀，有很高的導(dǎo)熱系數(shù)。本換熱器有較高的傳熱系數(shù)在4000?7000w/m2.°C。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的一種大螺旋多管纏繞換熱器的局部剖視圖結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為圖1中的A處放大圖。
[0018]圖3為圖1的a-a剖面圖。
[0019]圖4為傳統(tǒng)的水換熱器的螺紋管密度示意圖。
[0020]其中，1、蒸汽進(jìn)口2、被加熱水出口 3、上橢圓封頭4、殼體5、螺紋管6、被加熱水進(jìn)口 7、下橢圓封頭8、凝結(jié)水出口。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ]圖1?3是本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例，下面結(jié)合附圖1?4對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0022]參照附圖1?3:本實(shí)用新型的一種大螺旋多管纏繞換熱器:包括上橢圓封頭3、殼體
4、下橢圓封頭7和設(shè)在殼體4內(nèi)腔的換熱管，蒸汽進(jìn)口 I安裝于上橢圓封頭3上，被加熱水出口 2安裝在殼體上端側(cè)面，凝結(jié)水出口 8安裝于下橢圓封頭7上，被加熱水進(jìn)口 6安裝在殼體下端側(cè)面;換熱管包括多層同軸的螺紋管層，螺紋管層為多條平行螺旋纏繞的螺紋管5，螺紋管5與水平面有38°?45°的傾角O，相鄰的所述螺紋管層的螺紋管5交替一層順時(shí)針纏繞、一層逆時(shí)針纏繞，螺紋管5的管長度是殼體4長度的1.5?2.5倍，相同殼體直徑下螺紋管束管子數(shù)量是原有2倍以上，增大氣體側(cè)流體通量，提高單位時(shí)間的冷凝產(chǎn)量;螺紋管層之間、螺紋管層與殼體4的內(nèi)壁之間間隙為1.2mm?2.0 mm;螺紋管5在同一螺紋管層內(nèi)管間隙控制在1.5 mm -2.5mm，螺紋管束密度大，螺紋管間隙小又提高冷卻水流速，換熱傳熱系數(shù)上升，沒有熱交換死區(qū)，換熱器體積可以減小;參照附圖4:相對(duì)于傳統(tǒng)換熱器的排布方式中螺紋管5與水平面只有5°?15°的傾角時(shí)，本換熱器在同一橫截面內(nèi)插入了更多的螺紋管5;螺紋管5的內(nèi)、外壁上均設(shè)有螺紋，不銹鋼的螺紋管5內(nèi)外表面壓制上螺紋且正反向纏繞強(qiáng)化了傳熱，同樣的換熱量，減少了不銹鋼管的用量;殼體4的材質(zhì)為304奧氏體不銹鋼，螺紋管5的材質(zhì)為316L奧氏體不銹鋼管;蒸氣和冷卻水熱交換重量比相差懸殊，一般在I: 15?1:30，所以蒸汽在多條較細(xì)螺旋螺紋管內(nèi)流動(dòng)，充分散熱，冷卻水流量大在管外流動(dòng)。并且管內(nèi)壓力較小，不在壓力容器范疇，提高了安全性。換熱元件采用薄壁316L(壁厚0.6?0.7_)不銹鋼管，耐腐蝕好，管外流體流速高使得導(dǎo)熱系數(shù)高。殼體材料采用不繡鋼，不考慮腐蝕余量，使重量大大減輕，所以本換熱器重量和體積只有傳統(tǒng)換熱器的1/5?1/7;由于螺紋管外流體流速高，減少結(jié)垢傾向，為了長期保持不銹鋼管較高換熱系數(shù)，可定期酸洗;本換熱器運(yùn)行時(shí)凝結(jié)水出口 8拆卸疏水器后無余汽排放，換熱非常徹底。
[0023]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本實(shí)用新型作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大螺旋多管纏繞換熱器，包括殼體(4)和設(shè)在殼體(4)內(nèi)腔的換熱管，其特征在于:所述的換熱管包括多層同軸的螺紋管層，螺紋管層由多條平行螺旋纏繞的螺紋管(5)構(gòu)成，螺紋管(5)與水平面有38 °~45 °的傾角。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大螺旋多管纏繞換熱器，其特征在于:相鄰螺紋管層中的所述螺紋管(5)的纏繞方向相反。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大螺旋多管纏繞換熱器，其特征在于:所述的螺紋管(5)與水平面有40°的傾角。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大螺旋多管纏繞換熱器，其特征在于:所述的螺紋管(5)的管長度是殼體(4)長度的1.5-2.5倍。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大螺旋多管纏繞換熱器，其特征在于:其特征在于:所述的螺紋管層之間、螺紋管層與殼體(4)的內(nèi)壁之間間隙為1.2mm?2.0 mm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大螺旋多管纏繞換熱器，其特征在于:同一螺紋管層內(nèi)的相鄰所述螺紋管(5)的間隙為1.5 mm?2.5mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大螺旋多管纏繞換熱器，其特征在于:所述的螺紋管(5)的內(nèi)、外壁上均設(shè)有螺紋。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大螺旋多管纏繞換熱器，其特征在于:所述殼體(4)的材質(zhì)為304奧氏體不銹鋼，螺紋管(5 )的材質(zhì)為316L奧氏體不銹鋼。
【文檔編號(hào)】F28F21/08GK205482471SQ201620264708
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月1日
【發(fā)明人】李湘山, 李毅忠, 李毅明
【申請(qǐng)人】淄博陶內(nèi)德機(jī)械設(shè)備有限公司