專(zhuān)利名稱(chēng)：波浪管方形管殼式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種傳熱學(xué)及強(qiáng)化換熱技術(shù)領(lǐng)域的換熱器。
背景技術(shù)：
管殼式換熱器是把一定數(shù)量傳熱管與管板連接，傳熱管束平行設(shè)置，再在外部用殼體與管板連接而成的換熱器。目前管殼式換熱器的在工業(yè)中的適用范圍最大，使用頻率也最聞。管殼式換熱器的核心部件是傳熱管，其換熱能力的好壞直接決定了換熱器性能的優(yōu)劣。隨著強(qiáng)化換熱技術(shù)研究的不斷深入，人們開(kāi)發(fā)出很多強(qiáng)化換熱元件，波浪管便是其中之一。波浪管利用沿軸線方向正反變化的彎曲結(jié)構(gòu)使管內(nèi)流體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的二次流，從而起到強(qiáng)化換熱的作用。但是實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，管束支撐結(jié)構(gòu)成為限制波浪形換熱管應(yīng)用于換熱器制造的主要因素。將傳統(tǒng)弓形折流板應(yīng)用于波浪形換熱管時(shí)，由于波浪管所具有的波浪形結(jié)構(gòu)，使得穿管過(guò)程難度加大，同時(shí)對(duì)于折流板的開(kāi)孔精度和加工工藝也提出了更為苛刻的要求，這在很大程度上增加了波浪管換熱器的制造成本。因此，研究一種具有合理結(jié)構(gòu)的波浪形換熱管以及與之相適合的管束支撐結(jié)構(gòu)顯得尤為重要。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)波浪管換熱器的研究尚未充分開(kāi)展，關(guān)于波浪管換熱器的相關(guān)專(zhuān)利也寥寥無(wú)幾，只有兩項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利專(zhuān)利號(hào)為94225614. X的專(zhuān)利書(shū)提出的波浪管換熱器給出了粗略的示意圖，在換熱器筒體內(nèi)繪制若干條平行的波浪線代表?yè)Q熱管，并沒(méi)有指出到波浪管的結(jié)構(gòu)、其在筒體內(nèi)的具體布置形式和與折流板之間的配合方式，因而其設(shè)計(jì)無(wú)法滿(mǎn)足換熱器實(shí)際生產(chǎn)和使用的技術(shù)要求；專(zhuān)利號(hào)為200610165381. 4的專(zhuān)利書(shū)以波浪形螺旋凹槽換熱管作為換熱器的換熱元件，提供了幾種換熱器的立體示意圖，但其結(jié)構(gòu)無(wú)法滿(mǎn)足水-水換熱器的設(shè)計(jì)需求，而且其所述的波浪形螺旋凹槽換熱管制造困難，難以承受高壓，從而其應(yīng)用場(chǎng)合僅限于壓力較低的汽車(chē)廢氣冷卻系統(tǒng)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供將波浪形換熱管應(yīng)用于殼式換熱器中的波浪管方形管殼式換熱器。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明波浪管方形管殼式換熱器，其特征是包括方形筒體、換熱管、管板，管板包括上管板和下管板，上管板、下管板和方形筒體組成密閉空間，換熱管設(shè)置在密閉空間里，上管板左側(cè)設(shè)置密閉的上封頭，上封頭上設(shè)置管程流體出口，下管板右側(cè)設(shè)置密閉的下封頭，下封頭上設(shè)置管程流體進(jìn)口，上管板和下管板上均設(shè)置有孔，換熱管的兩端分別由上管板和下管板上的孔固定并分別連通上封頭和下封頭，在方形筒體上位于上管板右側(cè)位置設(shè)置殼程流體進(jìn)口、位于下管板左側(cè)位置設(shè)置殼程流體出口。本發(fā)明還可以包括1、還包括拉桿套筒，拉桿套筒固定在上管板和下管板之間，拉桿套筒上固定有折流板，折流板上設(shè)置有孔，換熱管通過(guò)穿過(guò)折流板上孔的方式加以固定。2、所述的折流板至少有兩個(gè)，將上管板、下管板和方形筒體組成的密閉空間分隔成蛇行通道。3、所述的換熱管的外形為波浪形，彎曲的弧度介于10度-90度之間，橫截面形狀為方形或圓形，換熱管均勻分布于上管板、下管板和方形筒體組成的密閉空間。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于1、與光管相比，本發(fā)明中使用的波浪結(jié)構(gòu)換熱管具有如下特征由于其流道波折多變，介質(zhì)在管中流動(dòng)多次改變流動(dòng)方向，產(chǎn)生了二次流，使換熱性能大幅增強(qiáng)；管子的波浪結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)男巫兾赵诠茏邮軣岵痪鶆驎r(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力；流體流經(jīng)波浪結(jié)構(gòu)時(shí)，流動(dòng)方向會(huì)沿管壁的波浪結(jié)構(gòu)不斷的改變，產(chǎn)生的沖刷作用可以抑制管道表面產(chǎn)生結(jié)垢，具有一定的自清潔能力；加工方法相對(duì)簡(jiǎn)單，不破壞換熱管機(jī)械結(jié)構(gòu)，對(duì)其機(jī)械性能影響較小，可以在高溫、高壓環(huán)境中正常工作。2、本發(fā)明中的換熱管由波浪管段與直管段相間布置而成，直管段的設(shè)計(jì)解決了波浪管穿管困難的問(wèn)題，降低了對(duì)折流板加工精度及工藝的要求，簡(jiǎn)化了換熱管與折流板的裝配過(guò)程，直管段可以根據(jù)折流板的間距不同增加或減少，使得換熱管具有靈活多變，適用性強(qiáng)的特點(diǎn)。3、本發(fā)明中的換熱管束對(duì)應(yīng)方形筒體采用方形布置，這樣的方式可以提高殼程空間利用率，殼程流體與換熱管束的接觸更為充分，從而使得換熱能力顯著提高。4、本發(fā)明中所采用的板條嵌入式換熱管支撐結(jié)構(gòu)，很好的解決了波浪形換熱管與折流板之間的配合問(wèn)題，避免了由于穿管而帶來(lái)的一系列問(wèn)題，簡(jiǎn)化了裝配過(guò)程，放寬了對(duì)加工工藝的要求，大幅降低了波浪管換熱器的制造成本。5、本發(fā)明中折流板之間通過(guò)外設(shè)套筒的拉桿固定，這樣保證在流體沖擊下折流板的軸向位置不變，從而保證換熱器整體結(jié)構(gòu)的完整性和提高換熱器壽命。


圖1為本發(fā)明的構(gòu)示意圖；圖2為波浪形換熱管示意圖；圖3為折流板結(jié)構(gòu)及板條裝配示意圖；圖4為折流板架與板條配合3D示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖1 4，本發(fā)明中的波浪管方形管殼式換熱器其組成包括方形筒體1、換熱管束2、管板3、4、上封頭5、下封頭6、折流板7、拉桿8、殼程流體進(jìn)口 9、殼程流體出口 IO、管程流體進(jìn)口 11和管程流體出口 12，方形筒體I上的殼程流體進(jìn)口 9和殼程流體出口 10采用側(cè)進(jìn)側(cè)出形式，分別安裝在殼側(cè)兩端靠近上封頭5和下封頭6的位置，殼程流體沿折流板構(gòu)成的蛇形通道橫向沖刷換熱管后流出殼程空間；管程流體進(jìn)口 11和管程流體出口 12分別位于下封頭6和上封頭5的中心，管程流體在換熱管內(nèi)沿殼體方向流入和流出管程空間；換熱管束2由若干波浪管與直管混合組成的換熱管平行布置而成,換熱管束兩端由管板3、4進(jìn)行固定，中間部位由通過(guò)拉桿8與管板3相連的折流板7進(jìn)行固定；換熱器采用逆流方式進(jìn)行換熱。進(jìn)行熱交換時(shí)，殼程流體由殼程流體進(jìn)口 9流入，在經(jīng)過(guò)折流板的導(dǎo)向作用下沖刷換熱管束2，完成熱交換后由殼程流體出口 10流出；管程流體由管側(cè)流體進(jìn)口 11流入上封頭5，通過(guò)管板3上的換熱管口進(jìn)入換熱管束2內(nèi)，在管內(nèi)完成熱交換后由管板4上的換熱管口進(jìn)入下封頭6，最后通過(guò)管程流體出口 12流出換熱器。結(jié)合附圖2，所示的波浪形換熱管由波浪管與直管相間布置而成；換熱管首尾兩端為直管段，長(zhǎng)度略大于管板厚度，中間部分直管段位置根據(jù)折流板位置確定，相鄰直管段中心距與相鄰折流板中心距相同，直管段長(zhǎng)度略大于折流板厚度；相鄰直管段之間由波浪管段進(jìn)行填充，波浪管段由若干弧度相同的圓弧管段平滑連接而成，彎曲弧度介于10° 90°之間，相鄰圓弧管段彎曲方向相反，且均在同一個(gè)平面內(nèi)。結(jié)合附圖3，折流板由折流板架和板條配合形成，在折流板架上并列開(kāi)有若干矩形缺口，開(kāi)口側(cè)朝向換熱器中心，相鄰缺口中心線間距與相鄰換熱管中心距相同；每個(gè)缺口內(nèi)插入一組對(duì)稱(chēng)拼接的板條，每組板條相對(duì)拼接后尺寸需保證恰好能夠插入折流板缺口，并與之緊密配合。每個(gè)板條在與同組另一板條配合側(cè)開(kāi)有一列數(shù)個(gè)(此數(shù)量應(yīng)大于每列換熱管根數(shù)的一半)內(nèi)徑略大于換熱管外徑的半圓形通孔，圓心位于板條夾緊換熱管一側(cè)邊緣，孔心距等于換熱管中心距。這樣使得兩個(gè)板條的孔槽拼合在一起正好可以?shī)A緊同一縱列上數(shù)根換熱管，間接達(dá)到了穿管效果。結(jié)合附圖4，換熱管束與折流板裝配時(shí)先把換熱管的直管段填入板條的孔槽中，在換熱管和對(duì)應(yīng)的板條組合完畢后，將對(duì)應(yīng)同一折流板的夾有換熱管的板條移動(dòng)到同一平面，插入折流板架的缺口中，最后將板條與折流板相互焊接固定。換熱器中折流板分為上折流板和下折流板，殼程流體在上下折流板分隔出來(lái)的蛇形通道內(nèi)近似橫向沖刷換熱管束。相鄰折流板之間通過(guò)拉桿固定，拉桿外設(shè)有套管以保證折流板軸向位置不變。
權(quán)利要求
1.波浪管方形管殼式換熱器，其特征是包括方形筒體、換熱管、管板，管板包括上管板和下管板，上管板、下管板和方形筒體組成密閉空間，換熱管設(shè)置在密閉空間里，上管板左側(cè)設(shè)置密閉的上封頭，上封頭上設(shè)置管程流體出口，下管板右側(cè)設(shè)置密閉的下封頭，下封頭上設(shè)置管程流體進(jìn)口，上管板和下管板上均設(shè)置有孔，換熱管的兩端分別由上管板和下管板上的孔固定并分別連通上封頭和下封頭，在方形筒體上位于上管板右側(cè)位置設(shè)置殼程流體進(jìn)口、位于下管板左側(cè)位置設(shè)置殼程流體出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波浪管方形管殼式換熱器，其特征是還包括拉桿套筒，拉桿套筒固定在上管板和下管板之間，拉桿套筒上固定有折流板，折流板上設(shè)置有孔，換熱管通過(guò)穿過(guò)折流板上孔的方式加以固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的波浪管方形管殼式換熱器，其特征是所述的折流板至少有兩個(gè)，將上管板、下管板和方形筒體組成的密閉空間分隔成蛇行通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的波浪管方形管殼式換熱器，其特征是所述的換熱管的外形為波浪形，彎曲的弧度介于10度-90度之間，橫截面形狀為方形或圓形，換熱管均勻分布于上管板、下管板和方形筒體組成的密閉空間。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供波浪管方形管殼式換熱器，包括方形筒體、換熱管、管板，管板包括上管板和下管板，上管板、下管板和方形筒體組成密閉空間，換熱管設(shè)置在密閉空間里，上管板左側(cè)設(shè)置密閉的上封頭，上封頭上設(shè)置管程流體出口，下管板右側(cè)設(shè)置密閉的下封頭，下封頭上設(shè)置管程流體進(jìn)口，上管板和下管板上均設(shè)置有孔，換熱管的兩端分別由上管板和下管板上的孔固定并分別連通上封頭和下封頭，在方形筒體上位于上管板右側(cè)位置設(shè)置殼程流體進(jìn)口、位于下管板左側(cè)位置設(shè)置殼程流體出口。本發(fā)明換熱性能大幅增強(qiáng)，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)男巫兾赵诠茏邮軣岵痪鶆驎r(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力，流動(dòng)方向沿管壁的波浪結(jié)構(gòu)不斷的改變，產(chǎn)生的沖刷作用可以抑制管道表面產(chǎn)生結(jié)垢。
文檔編號(hào)F28F9/013GK103047883SQ20131001099
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者范廣銘, 孫中寧, 徐慧強(qiáng), 宿吉強(qiáng), 張東洋, 徐俊英, 郭子萱, 侯曉凡 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)