專利名稱：風(fēng)葉型隔板管殼式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種的高傳熱系數(shù)低壓降管式換熱器，特別涉及一種風(fēng)葉型隔板管殼式換熱器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的管殼式換熱器具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、適應(yīng)壓力范圍廣、選擇范圍大、成本低，設(shè)計、制造和實用技術(shù)成熟等優(yōu)點，特別是在處理大流量、溫度和壓力等高參數(shù)的情況下，管殼式換熱器更凸顯其優(yōu)勢。因此，管殼式換熱器廣泛應(yīng)用于石油、化工、能源、動力、冶金等領(lǐng)域。但是，傳統(tǒng)的換熱器一般采用光滑管或異型管作為傳熱元件；折流板或是折流桿支撐管束，兼有導(dǎo)流的作用。殼側(cè)流體流動時在轉(zhuǎn)折區(qū)及進出口附近渦流滯留區(qū)會形成流動和傳熱死區(qū)，從而降低了傳熱效率。殼程流體橫向沖刷管束，造成較大的流動阻力，并且在大雷諾數(shù)下管束常發(fā)生流體誘發(fā)震動，而導(dǎo)致?lián)Q熱管泄露失效。因此傳統(tǒng)管殼式換熱 器在結(jié)構(gòu)和性能上都有待進一步完善。傳統(tǒng)的管殼式換熱器為折流板結(jié)構(gòu)，一般殼程設(shè)置若干塊折流板，使流體在殼程反復(fù)換向垂直沖刷換熱管束，以增大流體的流速和湍動，來提高殼程的傳熱效果。折流板換熱器正因為殼程流體橫向沖刷管束，并不斷改變流向，導(dǎo)致殼側(cè)存在流動死區(qū)和漏流死區(qū)，使有效傳熱面積減少25%-30%，對于含雜質(zhì)的流體介質(zhì)，由于流動死區(qū)的存在，殼程極易形成污垢積累，嚴重縮短了換熱器有效使用周期，橫向沖刷管束會誘發(fā)換熱管產(chǎn)生振動，這種誘導(dǎo)振動是引起換熱管破裂和管板泄露的主要原因，從而使整臺換熱器的壽命大大縮小，流動阻力大，折流板少時阻力小，但換熱管固有頻率低，防振能力差，傳熱系數(shù)K值也大大降低，折流板增多則阻力增大，流體中的污垢容易沉積在換熱管表面，K值下降，傳熱效果變差。與傳統(tǒng)的弓形折流板相比，整圓形孔板能有效支撐管束，從而避免管束發(fā)生誘導(dǎo)振動；不同形狀開孔的整圓形孔板能使換熱器殼程流體流動由橫向力變?yōu)槠叫杏诠苁目v向流，消除大部分流體滯留區(qū)；孔板能有效地堵塞殼程中管束與殼體之間的縫隙，從而有效地阻止流體在該縫隙的無效流動；孔板開孔面積小于殼程流體流通面積，可調(diào)節(jié)殼程流體速度殼程流體從孔板開孔處穿過，孔板的“節(jié)流作用”和“射流作用”，射流流體速度高且直接沖刷管外壁，使流體產(chǎn)生波動和二次流而加劇流體湍流，減薄管壁液體邊界層，可提高殼程流體流速和換熱效果。但是，整圓形孔板適宜于中、低黏度流體且雷諾數(shù)不大的場合，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難，制造成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種在保證足夠強度擾動的同時，有效的降低殼程流體的壓降，減少傳熱溫差損失，提高總傳熱系數(shù)的風(fēng)葉型隔板管殼式換熱器。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種風(fēng)葉型隔板管殼式換熱器，包括殼體和換熱管，其特征在于殼體兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)流筒，殼體兩端設(shè)置有封蓋，兩端封蓋上分別設(shè)有殼程進口和殼程出口，換熱管管間安裝風(fēng)葉型隔板，風(fēng)葉型隔板上設(shè)置有若干通孔，換熱管穿過通孔固定在殼體內(nèi)。風(fēng)葉型隔板組合起來，通過導(dǎo)流筒使殼側(cè)流體一方面縱掠換熱管束，另一方面又不停地反復(fù)改變流動方向，從而使傳熱得以強化；通過風(fēng)葉型隔板作為管間支撐物，風(fēng)葉型隔板上均勻地打孔，管孔作為支撐物既能讓管子穿過，又有足夠的間隙讓流體通過，殼程流體擾動增強，既能減少流動死區(qū)，同時也使殼程壓力損失小，而且還能有效抑制殼程流體的污垢累積沉淀，以提高換熱器有效使用周期。所述的風(fēng)葉型隔板的外徑與殼體的內(nèi)徑相同。方便安裝固定。所述的通孔和換熱管間有間隙。足夠的間隙讓流體通過，減少流動死區(qū)，減小殼程壓力，抑制流體污垢累積沉淀。所述的風(fēng)葉型隔板由3個大小相等的扇形隔板組成。對稱結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)和制造方便。所述的扇形隔板的圓心角為60度。 所述的風(fēng)葉型隔板的3個扇形隔板與垂直方向成相同角度。隔板的開孔按一定角度偏移，流體一邊旋轉(zhuǎn)，一邊縱向流過殼側(cè)，改善了流體流動的環(huán)境，消除了流體在殼側(cè)流動時流向的突變，局變阻力大為減少，相同流量下流體的壓降大大降低，從而減少了泵功。所述的3個扇形隔板與垂直方向度角為5-15度。所述的風(fēng)葉型隔板交替放置，后一塊隔板相對于前一塊隔板順時針旋轉(zhuǎn)相同角度。通過利用每塊風(fēng)葉型隔板位置錯開來組織殼體流體流動，不斷改變流體的流動方向和流動速度，產(chǎn)生混合流，提高熱交換效率。所述的風(fēng)葉型隔板的旋轉(zhuǎn)角為30-60度。所述的換熱管可以為光管、縮放管、橫紋波紋管、螺旋波紋管、管螺旋槽管或波節(jié)管。本發(fā)明所具有的有益效果是所述的風(fēng)葉型隔板管殼式換熱器，由于隔板的開孔按一定角度偏移，因此流體一邊旋轉(zhuǎn)，一邊縱向流過殼側(cè)，改善了流體流動的環(huán)境，消除了流體在殼側(cè)流動時流向的突變，局變阻力大為減少，相同流量下流體的壓降大大降低。風(fēng)葉型隔板換熱器有效地減少了流體的流動阻力，在管側(cè)流速相同，殼側(cè)流量相同的情況下，對于綜合比較總傳熱系數(shù)K和壓降P，即K/ Δ P，風(fēng)葉型隔板換熱器的K/ Λ P比換熱器的K/ Λ P要高10%_30%。風(fēng)葉型隔板是在整圓形的隔板開管孔，作為管束支撐，非常容易制造和安裝。流體的縱向流動，使得流體誘導(dǎo)振動及對換熱管的破壞作用得到了改善。同時，風(fēng)葉型隔板換熱器完全縱向流動為螺旋形流動，這樣完全避免了換熱器中出現(xiàn)的流動死區(qū)，本發(fā)明中基本不出現(xiàn)流動死區(qū)，有效的的旋轉(zhuǎn)流動使得換熱器不易結(jié)垢，減少了換熱器的維修工作量，延長了風(fēng)葉型隔板換熱器的使用壽命。


圖I為本發(fā)明風(fēng)葉型隔板管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明風(fēng)葉型隔板形狀示意圖；圖3為本發(fā)明單片風(fēng)葉型隔板形狀示意圖；圖4、圖5本發(fā)明為換熱器裝配示意圖；其中1、殼程進口 2、殼體 3、換熱管 4、封蓋 5、殼程出口 6、風(fēng)葉型隔板7、導(dǎo)流筒8、通孔。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例做進一步描述實施例I如圖I所不,風(fēng)葉型隔板管殼式換熱器,包括殼體2和換熱管3,殼體2兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)流筒7，殼體2兩端設(shè)置有封蓋4，兩端封蓋4上分別設(shè)有殼程進口 I和殼程出口 5，換熱管3管間安裝風(fēng)葉型隔板6。如圖2-5所示，風(fēng)葉型隔板6上設(shè)置有若干通孔8，換熱管3穿過通孔8固定在殼體2內(nèi)。
流體通過殼程進口進入換熱器，通過殼體兩端的導(dǎo)流筒，使殼側(cè)流體一方面縱掠管束，另一方面又不停地反復(fù)改變流動方向，從而使強化傳熱。實施例2在實施例I的基礎(chǔ)上，風(fēng)葉型隔板6的外徑與殼體2的內(nèi)徑相同，通孔8和換熱管3間有間隙。通過足夠的間隙讓流體通過，減少流動死區(qū)，減小殼程壓力，抑制流體污垢累積沉淀。實施例3在實施例I和2的基礎(chǔ)上，如圖2、圖4、圖5所示，風(fēng)葉型隔板6由3個大小相等的扇形隔板組成，扇形隔板的圓心角為60度，風(fēng)葉型隔板6的3個扇形隔板與垂直方向成相同角度，3個扇形隔板與垂直方向度角為10度，風(fēng)葉型隔板6交替放置，后一塊隔板相對于前一塊隔板順時針旋轉(zhuǎn)相同角度，風(fēng)葉型隔板6的旋轉(zhuǎn)角為60度。風(fēng)葉型隔板交替布置，相鄰兩塊隔板相差一個相同的角度，即后一塊隔板相對于前一塊隔板繞中心順時針旋轉(zhuǎn)一個相同的角度，如此反復(fù)。利用每塊風(fēng)葉型隔板位置錯開來組織殼體流體流動，不斷改變流體的流動方向和流動速度，產(chǎn)生混合流，提高熱交換效率。實施例4換熱管3可以為光管、縮放管、橫紋波紋管、螺旋波紋管、管螺旋槽管或波節(jié)管。工作原理和使用過程如圖1-5所示，風(fēng)葉型隔板換熱器，包括殼體上的殼程進口 1，殼體2，管束3，封蓋4，殼程進出口 5，在殼體里設(shè)有與殼體內(nèi)徑相應(yīng)的風(fēng)葉型隔板6。圓形隔板可均等劃分為6個隔板，相間的3塊隔板分別一定角度構(gòu)成風(fēng)葉型隔板，本次試驗相間的3塊隔板角度為10°，每塊區(qū)域風(fēng)葉型隔板6上開有若干個通孔以穿過管子。如圖4、圖5所示，風(fēng)葉型隔板交替布置，相鄰兩塊隔板相差一個相同的角度，即后一塊隔板相對于前一塊隔板繞中心順時針旋轉(zhuǎn)一個相同的角度，如此反復(fù)。利用每塊風(fēng)葉型隔板位置錯開來組織殼體流體流動，不斷改變流體的流動方向和流動速度，產(chǎn)生混合流，提高熱交換效率。將風(fēng)葉型隔板組合起來，通過殼體兩端的導(dǎo)流筒，使殼側(cè)流體一方面縱掠管束，另一方面又不停地反復(fù)改變流動方向，從而使傳熱得以強化。根據(jù)具體的設(shè)計要求，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)形式也可以為單殼程單管程、單殼程多管程及多殼程多管程類換熱器，各類換熱管的進出口位置依換熱器的具體類型而定。但本實施例并不用于限制本發(fā)明，凡采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)及其相似變化的，均應(yīng)屬 于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)葉型隔板管殼式換熱器，包括殼體(2)和換熱管(3)，其特征在于殼體(2)兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)流筒(7)，殼體(2)兩端設(shè)置有封蓋(4)，兩端封蓋(4)上分別設(shè)有殼程進口(I)和殼程出口(5)，換熱管(3)管間安裝風(fēng)葉型隔板(6)，風(fēng)葉型隔板(6)上設(shè)置有若干通孔(8)，換熱管(3)穿過通孔(8)固定在殼體(2)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)葉型隔板管殼式換熱器，其特征在于所述的風(fēng)葉型隔板(6)的外徑與殼體(2)的內(nèi)徑相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)葉型隔板管殼式換熱器，其特征在于所述的通孔(8)和換熱管(3)間有間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)葉型隔板管殼式換熱器，其特征在于所述的風(fēng)葉型隔板(6)由3個大小相等的扇形隔板組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)葉型隔板管殼式換熱器，其特征在于所述的扇形隔板的圓心角為60度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)葉型隔板管殼式換熱器，其特征在于所述的風(fēng)葉型隔板(6)的3個扇形隔板與垂直方向成相同角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)葉型隔板管殼式換熱器，其特征在于所述的3個扇形隔板與垂直方向度角為5-15度。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)葉型隔板管殼式換熱器，其特征在于所述的風(fēng)葉型隔板(6)交替放置,后一塊隔板相對于前一塊隔板順時針旋轉(zhuǎn)相同角度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)葉型隔板管殼式換熱器，其特征在于所述的風(fēng)葉型隔板(6)的旋轉(zhuǎn)角為30-60度。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)葉型隔板管殼式換熱器，其特征在于所述的換熱管(3)可以為光管、縮放管、橫紋波紋管、螺旋波紋管、管螺旋槽管或波節(jié)管。
全文摘要
一種的高傳熱系數(shù)低壓降管式換熱器，特別涉及一種風(fēng)葉型隔板管殼式換熱器，包括殼體(2)和換熱管(3)，其特征在于殼體(2)兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)流筒(7)，殼體(2)兩端設(shè)置有封蓋(4)，兩端封蓋(4)上分別設(shè)有殼程進口(1)和殼程出口(5)，換熱管(3)管間安裝風(fēng)葉型隔板(6)，風(fēng)葉型隔板(6)上設(shè)置有若干通孔(8)，換熱管(3)穿過通孔(8)固定在殼體(2)內(nèi)。風(fēng)葉型隔板(6)的外徑與殼體(2)的內(nèi)徑相同，通孔(8)和換熱管(3)間有間隙。本發(fā)明在保證足夠強度擾動的同時，有效的降低殼程流體的壓降，減少傳熱溫差損失，提高總傳熱系數(shù)，管外流體的流動阻力小，換熱效果強，生產(chǎn)和安裝方便，使用壽命長。
文檔編號F28D7/00GK102878830SQ20121035527
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者張春霞, 張希忠, 馬虎根, 高慧, 童嬌妹, 姜圣列 申請人:淄博萬昌化工設(shè)備有限公司, 上海理工大學(xué)