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      一種針翅管與光管混合排列自支撐式換熱器的制作方法

      文檔序號:4533224閱讀:212來源:國知局
      專利名稱:一種針翅管與光管混合排列自支撐式換熱器的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及的是一種換熱器,具體地說是一種潤滑油冷卻器。(二) 背景技術(shù)滑油冷卻器是電廠、船舶等動力系統(tǒng)中廣泛采用的換熱器?;屠鋮s器的主 要作用是將流經(jīng)各種機械設(shè)備如汽輪機等的潤滑油冷卻到適當?shù)臏囟?,使這些設(shè) 備不會因為潤滑油溫度不當而引起事故。潤滑油經(jīng)過這些設(shè)備后,油溫一般會有 20 30'C的升高,甚至更高。當潤滑油的溫度升高時,其粘度降低,此時,潤滑 油不能再很好地滿足潤滑和冷卻的要求。如果潤滑油在工作后不經(jīng)過冷卻而直接 再去潤滑軸承,輕者威脅設(shè)備的安全穩(wěn)定運行,重者甚至損壞軸承,造成運行事 故。可以說,滑油冷卻器是動力系統(tǒng)中一個必不可少的換熱設(shè)備,其正常、穩(wěn)定 地運行是汽輪機等大型機械設(shè)備安全的重要保證。由于潤滑油的粘度較大,對流換熱系數(shù)較低,因此在動力系統(tǒng)中滑油冷卻器 是一個較大的設(shè)備。常規(guī)情況它以光管作為換熱元件,對流經(jīng)主汽輪機等機械設(shè) 備之后的潤滑油進行冷卻。雖然船用滑油冷卻器采取了一些加強傳熱的措施,如 采用多次折流橫向沖刷、減小折流板的間距以提高流速的強化換熱方式,但總體 效果依然不是非常理想,滑油冷卻器整體換熱效率依然很低,導(dǎo)致滑油冷卻器的 體積和重量都比較大。這主要是因為在滑油冷卻器運行時流動一般處在層流狀態(tài) 或過渡流狀態(tài),容易在管壁上形成較厚的邊界層,成為換熱器熱阻的主要來源。因此,尋找新型的換熱器結(jié)構(gòu)形式來替代光管換熱器,提高滑油冷卻器的換 熱效率來減小其體積和重量,節(jié)省空間,具有非常重要的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟價值。 專利號為00220040.6的專利申請文件提供了一種"針翅管熱交換器",采用針翅 管代替原有光管增強換熱,但是此種換熱器用于滑油冷卻時,由于滑油粘度較高, 在針翅管和殼側(cè)之間容易存在旁路流動。旁流會降低有效沖刷針翅管的質(zhì)量流 量,從而使得該型熱交換器的換熱能力受到限制。另外,針翅管之間沒有支撐板, 當高流速的流體沖刷針翅管束時,易誘使換熱管產(chǎn)生振動,縮短換熱器的使用壽 命。
      發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種不需要折流板和管間支撐部件,結(jié)構(gòu)簡單,可以 縮小換熱器體積、增加換熱器單位體積換熱率的針翅管與光管混合排列自支撐式 換熱器。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的它包括殼體、安裝在殼體內(nèi)的管束,管束的兩端分別安裝在固定管板和浮頭 管板上,固定管板固定安裝在殼體下端與管箱之間,殼體上端安裝有上封頭,殼 體上帶有殼程進口與殼程出口,管箱上帶有管程進口與管程出口,所述的管束為 光管和具有高效換熱能力的針翅管混合排列。本發(fā)明還可以包括-1、 所述的光管和具有高效換熱能力的針翅管混合排列,是在每4根針翅管 的間隙里布置1根光管組成混合管束,在混合管束的外圍為斷續(xù)式針翅管。2、 在無針翅區(qū)內(nèi)設(shè)置圍帶。3、 所述的混合管束為八邊形結(jié)構(gòu)。4、 在混合管束的外圍設(shè)置圍板,圍板的內(nèi)緣與混合管束相切,圍板的外緣 與殼體的內(nèi)壁面相切。5、 管箱內(nèi)有將箱體分隔成兩個對稱的獨立腔室的管程隔板,管程進口和管 程出口分布在管程隔板兩側(cè);它還包括殼程隔板,固定管板沿中心線開一字形凹 槽,在殼體內(nèi),殼程隔板的一端嵌在固定管板的凹槽內(nèi),其長度介于固定管板和 浮頭管板之間,位于混合管束的內(nèi)部,將混合管束分為對稱的兩部分,在殼程隔 板的兩側(cè)殼體上設(shè)置殼程進口和殼程出口;殼程出口與管程進口位于一側(cè),殼程 進口與管程出口位于一側(cè)。本發(fā)明針對已有技術(shù)中滑油冷卻存在的問題,給出了一種針翅管與光管混合 排列自支撐式新型換熱器。該換熱器不需要折流板和管間支撐部件,將針翅管和 光管混合排列在一起,使針翅管的針翅與光管產(chǎn)生互相支撐,可以達到減小管子 振動、縮小換熱器體積、增加換熱器單位體積換熱率的目的。換熱管束采用針翅管與光管混合排列的方式,每4根針翅管的排列空隙中放 置1根光滑管,針翅管與光管的尺寸要求搭配合理。在混合管束的外圍,采用斷 續(xù)式針翅管,在無針翅區(qū)內(nèi)設(shè)置圍帶,采用圍帶對混合管束進行固定,可以保證針翅管與光管之間布置緊密,管子之間能夠很好的互為支撐。管束體橫截面為八 邊形,最大限度地利用了換熱器的殼側(cè)空間,增加換熱器的單位體積換熱率。所述混合管束的周邊加有圍板,可以有效地防止殼側(cè)流體旁流,提高換熱器 的換熱效率。圍板的內(nèi)緣與混合管束體相切,外緣與殼體內(nèi)壁面相切,可以防止 換熱管束體在滑油的橫向沖刷下,產(chǎn)生徑向振蕩。所述換熱管束一端固定于固定管板上,另一端固定在浮頭式管板上。在混合 管束體的內(nèi)部放置一塊殼程隔板。所述殼程隔板介于固定管板和浮頭式管板之間,殼程隔板的一端嵌入固定管 板的一字型凹槽內(nèi),在殼程隔板的兩側(cè)殼體上分別布置殼程滑油的進口和出口。所述管程隔板布置在管箱內(nèi),將管箱分為兩個對稱的獨立空間,管程流體的 進口和出口布置在管程隔板的兩側(cè)。而且,管程流體進口與殼程流體出口位于一 側(cè), 一方面有效地解決了殼程流體分配不均勻的問題,另一方面使得殼程流體和 管程流體在進入殼側(cè)或管束體內(nèi)后形成雙流程逆向流動,使換熱系數(shù)大大提高。所述換熱器的箱體與殼體位于固定管板的兩端,箱體與殼體通過法蘭進行密 封連接。上封頭與殼體同樣采用法蘭進行密封連接,便于安裝和維修。與傳統(tǒng)的滑油冷卻器相比,本發(fā)明針翅管與光管混合排列自支撐式新型換熱 器具有以下優(yōu)點和效果1. 釆用能高效傳熱的針翅管與光管的混合排列,即解決了換熱器殼側(cè)管間支 撐問題,又使換熱器殼側(cè)的流動阻力減小、傳熱系數(shù)提高。同時可以提高換熱器 單位體積的換熱量。2. 混合管管束體外圍安裝圍帶和圍板,有效地解決了殼程流體旁流的問題和 殼程流體橫向沖刷造成的管束振蕩。3. 換熱器的殼側(cè)和管側(cè)均采用雙流程布置,且管程流體與殼程流體為逆向流 動,可以使管程流體與殼程流體換熱過程增加,換熱系數(shù)大大提高。4. 采用浮頭式結(jié)構(gòu),便于換熱器的安裝、維修以及維護和清理工作。5. 本發(fā)明應(yīng)用到船用滑油冷卻器和小型換熱器將是一種比較理想的結(jié)構(gòu)形式。

      圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是圖1的A-A斷面結(jié)構(gòu)圖;圖3是圖2的I處局部放大圖;圖4是圍板結(jié)構(gòu)圖;圖5是圖4的左視圖;圖6是固定管板結(jié)構(gòu)圖。
      具體實施方式
      下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述結(jié)合圖l,針翅管與光管混合排列自支撐式換熱器的組成包括殼體3、安裝 在殼體內(nèi)的管束4,管束的兩端分別安裝在固定管板11和浮頭管板7上,固定 管板11固定安裝在殼體下端與管箱1之間,殼體3上端安裝有上封頭8,殼體 上帶有殼程進口 IO與殼程出口 3,管箱1上帶有管程進口2與管程出口 12,所 述的管束4為光管和具有高效換熱能力的針翅管混合排列。同時結(jié)合圖2和圖3, 所述的光管和具有高效換熱能力的針翅管混合排列,是在每4根針翅管15的間 隙里布置1根光管14組成混合管束,在混合管束4的外圍為斷續(xù)式針翅管17。 在無針翅區(qū)內(nèi)設(shè)置圍帶16。所述的混合管束4為八邊形結(jié)構(gòu)。同時結(jié)合圖4和 圖5,在混合管束4的外圍設(shè)置圍板6,圍板6的內(nèi)緣與混合管束相切,圍板6 的外緣與殼體3的內(nèi)壁面相切。管箱內(nèi)有將箱體分隔成兩個對稱的獨立腔室的管 程隔板13,管程進口 2和管程出口 12分布在管程隔板13兩側(cè);它還包括殼程 隔板9,固定管板11沿中心線開一字形凹槽,在殼體內(nèi),殼程隔板9的一端嵌 在固定管板ll的凹槽內(nèi),其長度介于固定管板11和浮頭管板7之間,位于混合 管束4的內(nèi)部,將混合管束4分為對稱的兩部分,在殼程隔板9的兩側(cè)殼體上設(shè) 置殼程進口 IO和殼程出口 3;殼程出口 3與管程進口 2位于一側(cè),殼程進口 10 與管程出口 12位于一側(cè)。為了減小換熱器殼側(cè)的流動阻力,提高單位體積換熱率,本發(fā)明中管束體4 采用了光管14和具有高效換熱能力的針翅管15混合排列的方式,參照圖2和圖 3所示,在每4根針翅管15的間隙里布置1根光管14,在混合管束的外圍,采 用斷續(xù)式針翅管17,在無針翅區(qū)內(nèi)設(shè)置圍帶16,采用圍帶16對混合管束4進行 固定,可以保證針翅管與光管之間布置緊密,管子之間能夠很好的互為支撐?;旌瞎芄苁w4為八邊形結(jié)構(gòu),充分利用了殼體空間。為了防止殼側(cè)流體旁流,在 混合管束體4的外圍加上圍板6,圍板6的結(jié)構(gòu)如圖4和圖5所示;為了防止殼 側(cè)流體橫向沖刷對混合管束體4造成震蕩擾動,圍板6的內(nèi)緣與管束體4相切, 外緣與殼體5的內(nèi)壁面相切。為了增強換熱,提高換熱效率,本發(fā)明采用了管程和殼程雙流程逆向流動的 形式。參考圖1所示,管箱1被管程隔板13分為兩個對稱的獨立腔室,管程進 口 2和管程出口 12分布在管程隔板兩側(cè)。參考圖1和圖2所示,固定管板11沿 中心線開一字形凹槽,在殼體5內(nèi),殼程隔板13的一端嵌在固定管板12的凹槽 內(nèi),其長度介于固定管板11和浮頭管板7之間,位于混合管束體4的內(nèi)部,將 混合管束體4分為對稱的兩部分。在殼程隔板13的兩側(cè)殼體上,設(shè)置殼程流體 的殼程進口 IO和殼程出口 3。參考圖l所示,殼程出口 3與管程進口 2位于一 側(cè),殼程進口 IO與管程出口 12位于一側(cè)。參考圖1所示,管程流體的流動路徑是管程流體從管程進口2進入,通過 管箱1和固定管板11進入到殼程隔板9 一側(cè)的混合管束體4內(nèi),而后再通過浮 頭管板7進入到殼程隔板9另一側(cè)的混合管束體4內(nèi),從與管箱1相連接的管程 出口 12流出。殼程流體的流程是殼程流體通過殼程入口 10進入到換熱器殼體5內(nèi),縱 向沖刷殼程隔板9一側(cè)的混合管束體4,然后橫向越過殼程隔板9,進入到殼程 隔板9另一側(cè)的換熱空腔里,穿過混合管束體4從殼程出口 3流出。為了便于安裝和維修,本發(fā)明采用浮頭式結(jié)構(gòu),混和管管束體4一端固定在 固定管板ll上,另一端固定在浮頭管板7上。管箱1和殼體5布置在固定管板 11的兩端,通過法蘭進行密封連接。同樣,殼體5與上封頭8通過法蘭進行密 封連接,從而形成了一種針翅管與光管混合排列自支撐式新型換熱器。
      權(quán)利要求
      1、一種針翅管與光管混合排列自支撐式換熱器,它包括殼體、安裝在殼體內(nèi)的管束,管束的兩端分別安裝在固定管板和浮頭管板上,固定管板固定安裝在殼體下端與管箱之間,殼體上端安裝有上封頭,殼體上帶有殼程進口與殼程出口,管箱上帶有管程進口與管程出口,其特征是所述的管束為光管和具有高效換熱能力的針翅管混合排列。
      2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的針翅管與光管混合排列自支撐式換熱器,其特征 是所述的光管和具有高效換熱能力的針翅管混合排列,是在每4根針翅管的 間隙里布置1根光管組成混合管束,在混合管束的外圍為斷續(xù)式針翅管。
      3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的針翅管與光管混合排列自支撐式換熱器,其特征 是在無針翅區(qū)內(nèi)設(shè)置圍帶。
      4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的針翅管與光管混合排列自支撐式換熱器,其特征 是所述的混合管束為八邊形結(jié)構(gòu)。
      5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的針翅管與光管混合排列自支撐式換熱器,其特征是在混合管束的外圍設(shè)置圍板,圍板的內(nèi)緣與混合管束相切,圍板的外緣與 殼體的內(nèi)壁面相切。
      6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的針翅管與光管混合排列自支撐式換熱器,其特征是管箱內(nèi)有將箱體分隔成兩個對稱的獨立腔室的管程隔板,管程進口和管程 出口分布在管程隔板兩側(cè);它還包括殼程隔板,固定管板沿中心線開一字形凹 槽,在殼體內(nèi),殼程隔板的一端嵌在固定管板的凹槽內(nèi),其長度介于固定管板 和浮頭管板之間,位于混合管束的內(nèi)部,將混合管束分為對稱的兩部分,在殼程隔板的兩側(cè)殼體上設(shè)置殼程進口和殼程出口;殼程出口與管程進口位于一側(cè),殼程進口與管程出口位于一側(cè)。
      全文摘要
      本發(fā)明提供的是一種針翅管與光管混合排列自支撐式換熱器,它包括殼體、安裝在殼體內(nèi)的管束,管束的兩端分別安裝在固定管板和浮頭管板上,固定管板固定安裝在殼體下端與管箱之間,殼體上端安裝有上封頭,殼體上帶有殼程進口與殼程出口,管箱上帶有管程進口與管程出口,所述的管束為光管和具有高效換熱能力的針翅管混合排列。本發(fā)明給出了一種針翅管與光管混合排列自支撐式新型換熱器。該換熱器不需要折流板和管間支撐部件,將針翅管和光管混合排列在一起,使針翅管的針翅與光管產(chǎn)生互相支撐,可以達到減小管子振動、縮小換熱器體積、增加換熱器單位體積換熱率的目的。
      文檔編號F28D7/10GK101216264SQ20081006382
      公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月8日
      發(fā)明者孫中寧, 曹夏昕, 閻昌琪 申請人:哈爾濱工程大學(xué)
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