專利名稱：應(yīng)用橢圓扁螺旋換熱管的換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱交換設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種換熱器。
背景技術(shù)：
換熱器在工業(yè)、民用中的應(yīng)用非常普及。隨著節(jié)能技術(shù)的飛速發(fā)展，換熱器的種類越來越多，適用于不同介質(zhì)、不同工況、不同溫度以及不同壓力的換熱器其結(jié)構(gòu)和型式亦不相同。換熱器的種類隨新型、高效換熱器的開發(fā)不斷更新。換熱器的分類方式多種多樣，可以按照換熱原理、傳熱種類、傳熱元件等不同要素來分類。圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中一種固定管板式換熱器，包括管板1、換熱管3、殼體5及管箱6等。圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)中一種補(bǔ)償式換熱器，包括殼體1、前管板3、后管板3、管束6 及換熱管8等。圖3所示為現(xiàn)有技術(shù)中一種U型管式換熱器，包括殼體1、管板2、管箱4，殼體1中設(shè)有U型換熱管13，U型換熱管13的兩端貫穿管板2與管箱4連通。圖4所示為現(xiàn)有技術(shù)中一種套管式換熱器，包括內(nèi)管1、內(nèi)管管接頭2、內(nèi)管管板3、 外管管板5、法蘭6、殼體7等?，F(xiàn)有技術(shù)中的換熱器雖然種類繁多，但都是應(yīng)用了現(xiàn)有的各種換熱管。眾所周知， 換熱管是換熱設(shè)備的關(guān)鍵部件，換熱管的換熱效率直接影響到換熱設(shè)備的工作效率。換熱器的效率和節(jié)能的核心在于換熱管。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員一直致力于開發(fā)一種換熱效率高、制造便利的新型的換熱器。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種換熱效率高、制造便利的應(yīng)用橢圓扁螺旋換熱管的換熱器。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用橢圓扁螺旋換熱管的換熱器，至少包括殼體及管板，所述管板中穿設(shè)有多根橢圓扁螺旋換熱管；所述橢圓扁螺旋換熱管至少包括管體，所述管體由位于中部的異形管段及分別位于所述異形管段兩端的第一直管段、第二直管段一體構(gòu)成；所述異形管段具有橢圓扁橫截面，該橢圓的長軸與短軸一起相對所述管體的軸線具有一旋轉(zhuǎn)夾角。較佳地，所述長軸的長度大于所述管體的直徑。較佳地，所述第一直管段與所述第二直管段為不等長或等長。較佳地，所述管體為焊管。較佳地，所述管體為無縫直光管。較佳地，所述旋轉(zhuǎn)夾角為順時(shí)針或逆時(shí)針。較佳地，所述旋轉(zhuǎn)夾角為1° -75°。
較佳地，所述管體為U型。較佳地，所述管體為S型。較佳地，所述換熱器為管殼式換熱器、沉浸式蛇管換熱器、噴淋式換熱器。本發(fā)明的換熱器由于采用了橢圓扁螺旋換熱管，提高了換熱管的換熱效率，在換熱器的整體換熱效率上要大大高于現(xiàn)有的換熱器。本發(fā)明尤其適用以焊管做為換熱管的原材料，而焊管的成本比現(xiàn)有技術(shù)中用作換熱管原材料的無縫直光管的成本至少低20%左右，因而本發(fā)明大幅度地降低了換熱器的制造成本。并且，本發(fā)明的應(yīng)用橢圓扁螺旋換熱管的換熱器，由于橢圓扁螺旋換熱管還可以具有直管段，在制造換熱器時(shí)，換熱管的直管段與管板的密封效果好，更適于現(xiàn)有換熱器的制作技術(shù)，其設(shè)計(jì)壽命和使用壽命大大高于現(xiàn)有的換熱器。更進(jìn)一步地，由于本發(fā)明的橢圓扁螺旋換熱管的第一直管段與第二直管段可以不等長，這樣在制作換熱器時(shí)，可以方便地借位安裝，大大降低了空間局限性，提高了設(shè)備空間的利用率。本發(fā)明使用的橢圓扁螺旋換熱管，更適合傳統(tǒng)換熱器的制造工藝，其與管板的連接既可脹貼，也可焊接，同時(shí)也可脹焊結(jié)合使用。本發(fā)明采用的橢圓扁螺旋換熱管，管體還可以是U型或S型，極大地拓展了應(yīng)用領(lǐng)域，可以適用于各種種類、型號、規(guī)格的換熱器。本發(fā)明的應(yīng)用橢圓扁螺旋換熱管的換熱器，可以應(yīng)用于現(xiàn)有的各種管殼式換熱器、沉浸式蛇管換熱器、噴淋式換熱器，以及各種浮頭式換熱器、立式管板式換熱器或臥式管板式換熱器、U型管式換熱器、填料函雙殼程換熱器、釜式重沸器、填料函分流式換熱器等，具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，制造便利等有益效果，適用于石油、化工、化肥、鍋爐、制藥、食品、電力、核能、環(huán)保、供熱等多種行業(yè)中。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)中一種補(bǔ)償式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是現(xiàn)有技術(shù)中一種U型管式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是現(xiàn)有技術(shù)中一種套管式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明的換熱器的實(shí)施例1的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是圖5所示實(shí)施例中的一種橢圓扁螺旋換熱管的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是圖6中A-A部的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本發(fā)明的換熱器的實(shí)施例2的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。實(shí)施例1 管殼式換熱器是應(yīng)用最廣泛的換熱器之一，主要由殼體、管束、管板和封頭等部分組成，殼體多呈圓形，內(nèi)部裝有平行管束，管束兩端固定于管板上。如圖5所示，本實(shí)施例的換熱器為管殼式換熱器，主要包括橢圓扁螺旋換熱管1、 管板4和管束體，管板4上設(shè)置有管孔，若干橢圓扁螺旋換熱管1插設(shè)在管板4的管孔內(nèi)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的主要區(qū)別在于，采用了橢圓扁螺旋換熱管。如圖6、圖7所示為一種橢圓扁螺旋換熱管1，其主體是一金屬的管體，尤其是，本實(shí)施例中為金屬焊管。管體合圍形成一供換熱介質(zhì)在其中流通的介質(zhì)通道，以實(shí)現(xiàn)管體內(nèi)外介質(zhì)的換熱。本發(fā)明中，管體由位于中部的異形管段10，及分別位于異形管段10兩端的第一直管段11、第二直管段12 —體構(gòu)成。異形管段11具有橢圓扁橫截面，并且，該橢圓的長軸與短軸一起相對管體的軸線具有一旋轉(zhuǎn)夾角。本實(shí)施例中，異形管段11的長軸的長度大于管體的直徑。進(jìn)一步地，第一直管段11與第二直管段12為不等長。其有益效果在于，本發(fā)明的橢圓扁螺旋換熱管在用于裝配換熱設(shè)備時(shí)，由于管板的間距空間有限，采用兩端不等長的直管段，在裝配時(shí)就可以往一端借尺寸，以充分利用管板之間的空間，提高了換熱設(shè)備安裝的便利性。當(dāng)然，在一般情況下，也可以采用第一直管段11與第二直管段12為等長。具體地，在不同實(shí)施例中，上述旋轉(zhuǎn)夾角可以為順時(shí)針，也可以為逆時(shí)針。旋轉(zhuǎn)夾角可以在1°至75°中根據(jù)實(shí)際情況選取。一般而言，旋轉(zhuǎn)夾角的大小與管體的長度相關(guān)，管體的長度越長，可以采取的旋轉(zhuǎn)夾角也就越大。上述各種旋轉(zhuǎn)夾角的選用，還與換熱介質(zhì)的流體力學(xué)屬性有關(guān)，并不是對本發(fā)明的限制。本發(fā)明的上述技術(shù)方案，可適用于不銹鋼直光管(無縫鋼管)，尤其適用于金屬焊管。本發(fā)明中的橢圓扁螺旋換熱管還由于制管成型后沒有冷加工，因此內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)力基本消除，抗結(jié)垢性、耐蝕性更好。本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，制造更便利等有益效^ ο根據(jù)客戶需要，本發(fā)明中的橢圓扁螺旋換熱管的整體長度可以在0米至數(shù)十米之間選取。當(dāng)然，如果合理配置熱處理爐，本發(fā)明中的橢圓扁螺旋換熱管的整體長度還可以在任意長度，而不受限于冷加工設(shè)備的規(guī)格。一臺完善的換熱器在設(shè)計(jì)或選型時(shí)應(yīng)滿足合理地實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件、結(jié)構(gòu)安全可靠、便于制造、安裝、操作和維修及經(jīng)濟(jì)上的合理。因此，在換熱器的設(shè)計(jì)過程中，要充分注意各參數(shù)的均衡性。換熱管構(gòu)成了換熱器的傳熱面，換熱管的尺寸和形狀對傳熱有很大影響。采用小直徑的換熱管時(shí)，換熱器單位體積的換熱面積大一些，設(shè)備比較緊湊，單位傳熱面積的金屬消耗量少，傳熱系數(shù)也較高。因此，對粘性大或者污濁的流體一般選擇大直徑的換熱管，對較清潔的流體一般選擇小直徑的換熱管。換熱管的材料的參數(shù)選擇應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的壓力、溫度及腐蝕性來確定。換熱管在管板上的排列不單要考慮到設(shè)備的緊湊性，還要考慮到流體的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及加工制造方面的情況。
另外，對于多管程換熱器，常采用組合排列方法，其每一程中一般都采用三角形排列，而各程之間則常常采用正方形排列，這樣便于安排隔板位置。當(dāng)換熱器直徑較大，換熱管較多時(shí)，都必須在管束周圍的弓形空間內(nèi)盡量配置換熱管。這不但可以有效地增大傳熱面積，也可以防止殼程流體在弓形區(qū)域內(nèi)短路而給傳熱帶來不利影響。管板上換熱管中心距的選擇既要考慮結(jié)構(gòu)的緊湊性，傳熱效果，又要考慮管板的強(qiáng)度和清洗管子外表面所需的空間。除此之外，還需要考慮換熱管在管板上的固定方法。若間距太小，當(dāng)采用焊接連接時(shí)，相鄰兩根換熱管的焊縫太近，焊縫質(zhì)量受熱影響不易得到保證；若采用脹接，擠壓力可能造成管板發(fā)生過大的變形，失去換熱管和管板間的結(jié)合力。一般采用的換熱管的中心距不小于換熱管外徑的1.25倍。當(dāng)換熱器需要的換熱面積較大，而換熱管又不能做得太長時(shí)，就得增大殼體直徑， 以排列較多的換熱管。此時(shí)，為了提高管程流速，增加傳熱效果，須將管束分程，使流體依次流過各程管束。為了把換熱器做成多管程，可在一端或兩端的管箱中分別安置一定數(shù)量的隔板。換熱器裝配成功后，還要進(jìn)行耐壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)，以保證可靠性和安全性。實(shí)施例2:應(yīng)用橢圓扁螺旋換熱管的換熱器還可以為沉浸式蛇管換熱器，這種換熱器是將金屬管彎繞成各種與容器相適應(yīng)的形狀，并沉浸在容器內(nèi)的液體中。蛇管換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，能承受高壓，可用耐腐蝕材料制造。如圖8所示，為應(yīng)用橢圓扁螺旋換熱管的一種U形管汽水換熱器，該換熱器包括管箱6、管板5、U形的橢圓扁螺旋換熱管1、管箱封頭4等部件。將直線形的橢圓扁螺旋換熱管1彎曲為U型，即可滿足上述換熱器的要求。在其他實(shí)施例中，橢圓扁螺旋換熱管也可以根據(jù)需要做成S型。本發(fā)明的上述各種應(yīng)用橢圓扁螺旋換熱管的換熱器內(nèi)只流通一種換熱介質(zhì)，以與換熱器外的其他介質(zhì)交換熱量。本發(fā)明使用的橢圓扁螺旋換熱管與現(xiàn)有技術(shù)中同等直徑的其他結(jié)構(gòu)換熱管相比， 雖然橫截面積相同，但橢圓扁螺旋換熱管內(nèi)擾流效果明顯，其換熱效率大為提高，還進(jìn)一步降低了換熱器的能耗。本發(fā)明使用的橢圓扁螺旋換熱管，由于管內(nèi)的擾流效果，不易結(jié)垢，抗垢性能好， 因此本發(fā)明的換熱器也具有不易結(jié)垢，抗垢性能好的特點(diǎn)。綜上所述，本說明書中所述的只是本發(fā)明的幾種較佳具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用橢圓扁螺旋換熱管的換熱器，至少包括殼體及管板，其特征在于所述管板中穿設(shè)有多根橢圓扁螺旋換熱管；所述橢圓扁螺旋換熱管至少包括管體，所述管體由位于中部的異形管段及分別位于所述異形管段兩端的第一直管段、第二直管段一體構(gòu)成；所述異形管段具有橢圓扁橫截面，該橢圓的長軸與短軸一起相對所述管體的軸線具有一旋轉(zhuǎn)夾角。
2.如權(quán)利要求1所述應(yīng)用橢圓扁螺旋換熱管的換熱器，其特征在于所述長軸的長度大于所述管體的直徑。
3.如權(quán)利要求1所述應(yīng)用橢圓扁螺旋換熱管的換熱器，其特征在于所述第一直管段與所述第二直管段為不等長或等長。
4.如權(quán)利要求1所述應(yīng)用橢圓扁螺旋換熱管的換熱器，其特征在于所述管體為焊管。
5.如權(quán)利要求1所述應(yīng)用橢圓扁螺旋換熱管的換熱器，其特征在于所述管體為金屬直光管。
6.如權(quán)利要求1所述應(yīng)用橢圓扁螺旋換熱管的換熱器，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)夾角為順時(shí)針或逆時(shí)針。
7.如權(quán)利要求1所述應(yīng)用橢圓扁螺旋換熱管的換熱器，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)夾角為 1° -75° 。
8.如權(quán)利要求1所述應(yīng)用橢圓扁螺旋換熱管的換熱器，其特征在于所述管體為U型。
9.如權(quán)利要求1所述應(yīng)用橢圓扁螺旋換熱管的換熱器，其特征在于所述管體為S型。
10.如權(quán)利要求1所述應(yīng)用橢圓扁螺旋換熱管的換熱器，其特征在于所述換熱器為管殼式換熱器、沉浸式蛇管換熱器、噴淋式換熱器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用橢圓扁螺旋換熱管的換熱器，至少包括殼體及管板，所述管板中穿設(shè)有多根橢圓扁螺旋換熱管；所述橢圓扁螺旋換熱管至少包括管體，所述管體由位于中部的異形管段及分別位于所述異形管段兩端的第一直管段、第二直管段一體構(gòu)成；所述異形管段具有橢圓扁橫截面，該橢圓的長軸與短軸一起相對所述管體的軸線具有一旋轉(zhuǎn)夾角。本發(fā)明的換熱器由于采用了橢圓扁螺旋換熱管，大大提高了換熱效率，具有成本低，制造便利等有益效果，適用于石油、化工、化肥、鍋爐、制藥、食品、電力、核能、環(huán)保、供熱等多種行業(yè)。
文檔編號F28F1/08GK102331201SQ20111019217
公開日2012年1月25日 申請日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者孔詳鋒 申請人:上?？泼卒摴苡邢薰?br>