一種連續(xù)螺旋折流板u型管式換熱器的制造方法
【專利摘要】一種連續(xù)螺旋折流板U型管式換熱器，包括殼體，殼體上設(shè)有殼側(cè)進(jìn)口和殼側(cè)出口，殼體的一端與封頭相連，殼體的另一端設(shè)有管板，管板與管箱相連，管箱上設(shè)有管側(cè)進(jìn)口和管側(cè)出口；殼體的軸線上設(shè)有中心管，中心管的一端固定在管板上，另一端通過設(shè)置在殼體內(nèi)的固定件固定；連續(xù)螺旋折流板纏繞在中心管的外壁上，且其外沿與殼體的內(nèi)壁面相接觸；若干根U型換熱管穿在連續(xù)螺旋折流板的板孔上并與管箱相連通。本實用新型能夠使連續(xù)螺旋折流板與U型換熱管配合使用，解決了連續(xù)螺旋折流板直列管式換熱器在大溫差條件下，管板與管束線膨脹程度不一致所導(dǎo)致的管板與管束松脫問題，大大擴展了連續(xù)螺旋折流板管殼式換熱器的應(yīng)用范圍。
【專利說明】一種連續(xù)螺旋折流板U型管式換熱器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于換熱器領(lǐng)域，涉及一種在石油、化工、能源、電力、冶金、制冷等工業(yè)中使用的管殼式換熱器，具體涉及一種連續(xù)螺旋折流板U型管式換熱器。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)管殼式換熱器中最普遍應(yīng)用的是弓形折流板，由于其存在阻力大、有流動滯止區(qū)、易結(jié)垢、振動條件下易失效等缺陷，近年來逐漸被螺旋折流板取代。與傳統(tǒng)弓形折流板換熱器比較，螺旋折流板換熱器的殼側(cè)阻力降低，傳熱系數(shù)較高，管束不易振動，介質(zhì)在殼側(cè)流動不易積垢，使用中可以高效率長周期運行。
[0003]目前市場上主要采用的非連續(xù)螺旋折流板是由4塊扇形平板組成的近似螺旋曲面(見專利US6827138)，結(jié)果往往與理想的螺旋曲面相去甚遠(yuǎn)，兩塊扇形折流板搭接處存在三角區(qū)，有嚴(yán)重的泄漏流問題，影響換熱器的換熱性能。后來有學(xué)者在解決了加工難題的基礎(chǔ)上提出了連續(xù)螺旋折流板(見專利ZL200510043033.5)，殼側(cè)流體呈理想螺旋運動，克服了非連續(xù)螺旋折流板的泄漏流問題，有效提高了換熱性能。
[0004]但在實際使用過程中發(fā)現(xiàn)，目前僅有直列管固定管板式連續(xù)螺旋折流板換熱器，對于各行各業(yè)中經(jīng)常遇到的大溫差換熱情況下，管束與管板的線膨脹程度不一致，容易導(dǎo)致管束與管板松脫的問題，這就大大限制了連續(xù)螺旋折流板的優(yōu)越性能在更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮優(yōu)勢。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的在于提供一種連續(xù)螺旋折流板U型管式換熱器，使得連續(xù)螺旋折流板管殼式換熱器能夠應(yīng)用到大溫差換熱的情況下、緩解熱應(yīng)力。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種連續(xù)螺旋折流板U型管式換熱器,包括殼體,殼體上設(shè)有殼側(cè)進(jìn)口和殼側(cè)出口，殼體的一端與封頭相連，殼體的另一端設(shè)有管板，管板與位于殼體外部的管箱相連接，管箱上設(shè)有管側(cè)進(jìn)口和管側(cè)出口 ；殼體的軸線上設(shè)有中心管，中心管的一端固定在管板上，中心管的另一端通過設(shè)置在殼體內(nèi)的固定件固定；連續(xù)螺旋折流板纏繞在中心管的外壁上，且連續(xù)螺旋折流板的外沿與殼體的內(nèi)壁面相接觸；若干根U型換熱管穿過連續(xù)螺旋折流板上的板孔后與管板相連并與管箱相連通。
[0008]所述的管箱內(nèi)設(shè)有隔擋，將管箱分隔為進(jìn)口側(cè)管箱和出口側(cè)管箱，管側(cè)進(jìn)口與進(jìn)口側(cè)管箱相連通，管側(cè)出口與出口側(cè)管箱相連通#型換熱管的一個開口與管板相連并與進(jìn)口側(cè)管箱相連通，另一個開口與管板相連并與出口側(cè)管箱相連通。
[0009]所述的中心管的一端嵌入管板中心處開設(shè)的槽中，使中心管的一端固定在管板上；所述的固定件為頂圈，頂圈同時與殼體和中心管的另一端相連接，通過頂圈將中心管的另一端固定在殼體內(nèi)，從而將中心管固定在殼體的軸線上。
[0010]所述的頂圈由同心的內(nèi)圈和外圈組成，內(nèi)圈套裝固定在中心管上，外圈固定在殼體的內(nèi)壁上，內(nèi)圈和外圈通過直桿連接。
[0011]所述的直桿垂直于U型換熱管所在的平面，且U型換熱管的U型彎頭部分和連續(xù)螺旋折流板分別位于頂圈的兩側(cè)。
[0012]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下有益效果:
[0013](I)利用管板和固定件的配合，解決了中心管的固定問題，使得連續(xù)螺旋折流板能夠纏繞設(shè)置在中心管外與殼體內(nèi)的空間中，而且U型換熱管穿過連續(xù)螺旋折流板，其固定端(開口)固定在管板上并與管箱連通，其自由端為U型彎頭設(shè)計，從而使得連續(xù)螺旋折流板可以與U型換熱管配合使用，多根U型換熱管形成U型換熱管束，在大溫差換熱情況下，U型換熱管束中每個U型換熱管的U型彎頭可以在殼體內(nèi)自由伸縮，從而大大降低和緩解熱應(yīng)力，防止U型換熱管束與管板松脫，解決了連續(xù)螺旋折流板直列管式換熱器在大溫差條件下，管板與管束線膨脹程度不一致，從而導(dǎo)致的管板與管束松脫問題，使得連續(xù)螺旋折流板管殼式換熱器能夠應(yīng)用到大溫差換熱的情況中，擴大連續(xù)螺旋折流板管殼式換熱器的適用范圍。
[0014](2)連續(xù)螺旋折流板在中心管和殼體之間形成理想螺旋通道，流體流動完全沒有死區(qū)，也不存在三角區(qū)泄漏流，從而加強流體縱向混合，使湍流強度大幅增加，同時湍流徑向分布更加均勻，從而增強換熱，同時流動阻力也會相應(yīng)減小。另外，由于沒有流動死區(qū)，殼側(cè)不易積垢，可以保證長周期高效率運行。
[0015]進(jìn)一步地，本實用新型中用于固定中心管的固定件為頂圈，頂圈由同心的內(nèi)圈和外圈組成，內(nèi)圈套裝固定在中心管上，外圈固定在殼體的內(nèi)壁上，內(nèi)圈和外圈通過直桿連接，從而能夠很好的將中心管的一端固定在殼體內(nèi)的軸線上，而且安裝頂圈時使直桿垂直于U型換熱管所在的平面，這樣不會影響U型彎頭的自由伸縮。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是連續(xù)螺旋折流板U型管式換熱器的裝配示意圖；
[0017]圖2是頂圈的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]其中:1為殼體，2為管板，3為管箱，4為封頭，5為殼側(cè)進(jìn)口，6為殼側(cè)出口，7為管側(cè)進(jìn)口，8為管側(cè)出口，9為中心管，10為頂圈，11為U型換熱管，12為連續(xù)螺旋折流板，13為內(nèi)圈，14為外圈，15為直桿。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020]參見圖1和圖2，本實用新型提供的連續(xù)螺旋折流板U型管式換熱器，包括殼體1，殼體I上設(shè)有殼側(cè)進(jìn)口 5和殼側(cè)出口 6，殼體I的一端與封頭4相連，殼體I的另一端設(shè)有管板2，管板2與位于殼體I外部的管箱3相連接，管箱3上設(shè)有管側(cè)進(jìn)口 7和管側(cè)出口 8 ；管箱3內(nèi)設(shè)有隔擋，將管箱3分隔為進(jìn)口側(cè)管箱和出口側(cè)管箱，管側(cè)進(jìn)口 7與進(jìn)口側(cè)管箱相連通，管側(cè)出口 8與出口側(cè)管箱相連通。殼體I的軸線上設(shè)有中心管9，中心管9的一端嵌入管板2中心處開設(shè)的槽中一定深度，使中心管9的一端通過管板2固定；中心管9的另一端通過設(shè)置在殼體I內(nèi)的頂圈10固定；頂圈10同時與殼體I和中心管9的另一端相連接，頂圈10由同心的內(nèi)圈13和外圈14組成，內(nèi)圈13套裝固定在中心管9上，外圈14固定在殼體I的內(nèi)壁上，內(nèi)圈13和外圈14通過兩根直桿15連接,且兩根直桿15位于同一條直線上，從而將中心管9固定在殼體I的軸線上。連續(xù)螺旋折流板12設(shè)置在中心管9和殼體I之間，連續(xù)螺旋折流板12纏繞在中心管9的外壁上，且連續(xù)螺旋折流板12的外沿與殼體I的內(nèi)壁面相接觸。若干根U型換熱管11組成的U型換熱管束穿在連續(xù)螺旋折流板12的板孔上；相鄰的U型換熱管11所在的平面互相平行；每根U型換熱管11包括兩個直管段部分和一個U型彎頭部分，通過U型彎頭部分將兩個直管段相連通；每根U型換熱管11的一個直管段部分上的開口與管板2相連并與進(jìn)口側(cè)管箱相連通，另一個直管段部分上的開口與管板2相連并與出口側(cè)管箱相連通。連續(xù)螺旋折流板12的相鄰兩板間設(shè)有用于固定其板間距的定位管，且定位管套裝在U型換熱管11的直管部分上。安裝頂圈10時使直桿垂直于U型換熱管11所在的平面，并使U型換熱管11的U型彎頭部分和連續(xù)螺旋折流板12分別位于頂圈10的兩側(cè)。
[0021]本實用新型提供的連續(xù)螺旋折流板U型管式換熱器在工作時，介質(zhì)I經(jīng)由殼側(cè)進(jìn)口 5進(jìn)入殼體I內(nèi)部，沿著連續(xù)螺旋折流板12流動，再經(jīng)由殼側(cè)出口 6流出；介質(zhì)II從管箱3下部對應(yīng)的管側(cè)進(jìn)口 7進(jìn)入，沿著U型換熱管11流動，再從與管箱3上部對應(yīng)的管側(cè)出口 8流出；介質(zhì)I和介質(zhì)II通過U型換熱管11的壁面完成熱量交換。
【權(quán)利要求】
1.一種連續(xù)螺旋折流板U型管式換熱器，其特征在于:包括殼體(1)，殼體(I)上設(shè)有殼側(cè)進(jìn)口(5)和殼側(cè)出口(6),殼體(I)的一端與封頭(4)相連,殼體(I)的另一端設(shè)有管板(2)，管板(2)與位于殼體(I)外部的管箱(3)相連接，管箱(3)上設(shè)有管側(cè)進(jìn)口(7)和管側(cè)出口⑶；殼體⑴的軸線上設(shè)有中心管(9)，中心管(9)的一端固定在管板(2)上，中心管(9)的另一端通過設(shè)置在殼體(I)內(nèi)的固定件固定；連續(xù)螺旋折流板(12)纏繞在中心管(9)的外壁上，且連續(xù)螺旋折流板(12)的外沿與殼體⑴的內(nèi)壁面相接觸；若干根U型換熱管(11)穿過連續(xù)螺旋折流板(12)上的板孔后與管板(2)相連并與管箱(3)相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)螺旋折流板U型管式換熱器，其特征在于:所述的管箱(3)內(nèi)設(shè)有隔擋，將管箱(3)分隔為進(jìn)口側(cè)管箱和出口側(cè)管箱，管側(cè)進(jìn)口(7)與進(jìn)口側(cè)管箱相連通，管側(cè)出口(8)與出口側(cè)管箱相連通；U型換熱管(11)的一個開口與管板(2)相連并與進(jìn)口側(cè)管箱相連通，另一個開口與管板(2)相連并與出口側(cè)管箱相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連續(xù)螺旋折流板U型管式換熱器，其特征在于:所述的中心管(9)的一端嵌入管板(2)中心處開設(shè)的槽中，使中心管(9)的一端固定在管板(2)上；所述的固定件為頂圈(10)，頂圈(10)同時與殼體(I)和中心管(9)的另一端相連接，通過頂圈(10)將中心管(9)的另一端固定在殼體(I)內(nèi)，從而將中心管(9)固定在殼體(I)的軸線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連續(xù)螺旋折流板U型管式換熱器，其特征在于:所述的頂圈(10)由同心的內(nèi)圈(13)和外圈(14)組成，內(nèi)圈(13)套裝固定在中心管(9)上，外圈(14)固定在殼體⑴的內(nèi)壁上，內(nèi)圈(13)和外圈(14)通過直桿(15)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連續(xù)螺旋折流板U型管式換熱器，其特征在于:所述的直桿(15)垂直于U型換熱管(11)所在的平面，且U型換熱管(11)的U型彎頭部分和連續(xù)螺旋折流板(12)分別位于頂圈(10)的兩側(cè)。
【文檔編號】F28F9/24GK204007233SQ201420390263
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】王秋旺, 楊建鋒, 曾敏, 馮想紅 申請人:西安交通大學(xué)