專利名稱：一種強(qiáng)化傳熱的換熱器管束的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于換熱器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種換熱器管束。二背景技術(shù)：
管殼式換熱器目前仍是石油化工行業(yè)應(yīng)用最普遍的熱交換裝置。當(dāng)前對(duì)其換熱效果的研究主要集中在兩個(gè)方面:一是開發(fā)新的換熱器品種，如一些緊湊式的換熱器；二是對(duì)管殼式換熱器采用各種強(qiáng)化傳熱措施。傳統(tǒng)管殼式換熱器殼側(cè)良好的傳熱效果是通過在殼側(cè)設(shè)置弓形折流板而得到的。這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)，技術(shù)也比較成熟，但這種殼側(cè)支撐結(jié)構(gòu)和流體流動(dòng)方式存在著諸多的缺陷:如易激發(fā)管束振動(dòng)而導(dǎo)致?lián)Q熱器失效；流動(dòng)阻力較大，往往超過允許壓降值；殼側(cè)流動(dòng)存在沖刷不充分的流動(dòng)死區(qū)，死區(qū)內(nèi)局部換熱系數(shù)很低，因此受熱面利用率不高，導(dǎo)致整體換熱系數(shù)降低，同時(shí)死區(qū)內(nèi)容易積垢，威脅換熱設(shè)備的安全運(yùn)行。三、發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種強(qiáng)化傳熱的換熱器管束，旨在通過改變折流板支撐換熱管的型式進(jìn)而改變流體在換熱器筒體中的流動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)再與螺紋槽管結(jié)合使用，以達(dá)到提高殼程流體傳熱系數(shù)的目的。強(qiáng)化傳熱的換熱器管束由管板、換熱管、折流板、定距管及拉桿組成，換熱管穿過數(shù)塊折流板與兩端的管板相連，在管束中間用定距管將折流板按一定的間距隔開，并用拉桿將管束固定，用以支撐整個(gè)管束。換熱器管束采用整圓的折流板支撐；折流板上的換熱管孔采用方形孔。在折流板的管橋處有十字形流通槽。換熱管采用內(nèi)外都有螺旋`線的螺紋槽管換熱管。本實(shí)用新型將普通折流板的圓形換熱管孔加工成邊長(zhǎng)比換熱管直徑大些的正方形管孔，同時(shí)在管橋的位置再加工出“十”字形槽，然后再與一種管壁具有外凸和內(nèi)凹的螺旋形槽道的螺紋槽管結(jié)合使用，從而使流體總體上能夠沿著換熱管的軸向螺旋流動(dòng)的一種新形式強(qiáng)化傳熱技術(shù)。與傳統(tǒng)常見的換熱器換熱效果相比較，本專利具有如下優(yōu)點(diǎn):首先，由于流體的流動(dòng)方向借鑒了類似于折流桿換熱器的軸向流動(dòng)，所以當(dāng)殼程流體流速達(dá)到一定值時(shí)，流體經(jīng)過折流板處的漩渦脫落和折流板處的文丘里效應(yīng)，在折流板后方產(chǎn)生漩渦尾流，流體的流速越大，湍動(dòng)越激烈，強(qiáng)化傳熱的效果越好。在漩渦強(qiáng)度減弱后，流體通過后面的折流元件又產(chǎn)生新的漩渦和節(jié)流，導(dǎo)致流體流速加快和湍動(dòng)度加強(qiáng)，同時(shí)流體對(duì)管外邊界層液膜的剪力加大，從而使液膜持續(xù)減薄，這樣既提高了傳熱系數(shù)，又有除垢防垢作用。又因?yàn)檎哿靼迮c換熱管間的接觸為線接觸，因此接觸面積很小，傳熱面積利用充分，消除了傳熱死區(qū)。由于既不存在管束的橫流阻力，又沒有反復(fù)的轉(zhuǎn)變效應(yīng)，故殼程壓力降很小。因此，流體的縱向流動(dòng)使此類換熱器具有換熱效率高、抗震性能好、殼程壓降低、抗結(jié)垢性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。其次，由于流體沿著螺紋槽管做軸向流動(dòng)，流體在管螺旋面的作用下呈螺旋運(yùn)動(dòng)，流速和流向發(fā)生周期性變化，加強(qiáng)了流體的軸向混合和湍動(dòng)程度，殼程流體在流經(jīng)管子的螺旋線接觸點(diǎn)后形成脫離管壁的尾流，增大了流體自身的湍流度，破壞了管壁上的流體邊界層，從而使殼程傳熱得到增強(qiáng)。同時(shí)由于螺紋槽管中流體的流動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜，其中有流體的軸向流動(dòng)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及流體受到螺紋凸出物而表現(xiàn)出的周期性擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，管內(nèi)柱狀流的速度梯度影響了管內(nèi)邊界層的形成，從而使邊界層厚度減薄，并在邊界層內(nèi)產(chǎn)生擾動(dòng)，從而使傳熱系數(shù)有較大的增加。同時(shí)由于管子本身的特性，使其能夠起到管內(nèi)、外兩邊同時(shí)強(qiáng)化傳熱作用再次，螺紋槽管的加工方法簡(jiǎn)單，可以用普通圓管滾壓加工而成。其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有螺距P，螺紋高度h以及螺旋角α，螺紋槽管的螺紋高度h與管子內(nèi)徑di相比小得多，所以螺紋槽管制造所需金屬耗量少，加工成本低。最后，由于將換熱管孔的間隙及管橋的“十”字形槽形作為導(dǎo)流孔，流體在沿著管束軸向流經(jīng)折流板時(shí)，流體會(huì)在換熱管四周方形孔的空隙及“十”字形槽位置，形成小孔或貼壁射流，對(duì)周圍流體會(huì)產(chǎn)生卷吸作用而發(fā)生局部混合，從而在較低雷諾數(shù)下使流體離開導(dǎo)流孔后形成湍流，減薄射流區(qū)域的傳熱邊界層，達(dá)到提高傳熱效果的目地。本實(shí)用新型在換熱器的使用上不但大幅強(qiáng)化了傳熱系數(shù)，提高了換熱效果，而且還兼有抗垢和除垢作用。同時(shí)還具有節(jié)省空間、占地面積小等特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中有很高的使用價(jià)值。四
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型折流板局部的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的螺紋槽管換熱管的結(jié)構(gòu)示意圖。
五具體實(shí)施方式
強(qiáng)化傳熱的換熱器管束由管板1、換熱管2、折流板3、定距管4及拉桿5組成，換熱管2穿過數(shù)塊折流板3與兩端的管板I相連，在管束中間用定距管4將折流板3按一定的間距隔開，并用拉桿5將管束固定，用以支撐整個(gè)管束。換熱器管束采用整圓的折流板3支撐；折流板3上的換熱管孔6采用方形孔。在折流板的管橋處有十字形流通槽7。換熱管2采用內(nèi)外都有螺旋線的螺紋槽管換熱管。換熱管2兩端采用脹-焊-脹的連接形式與前、后兩塊管板I連成一體。
權(quán)利要求1.一種強(qiáng)化傳熱的換熱器管束，由管板(I)、換熱管(2)、折流板(3)、定距管(4)及拉桿(5)組成，換熱管(2)穿過數(shù)塊折流板(3)與兩端的管板(I)相連，在管束中間用定距管(4)將折流板(3)按一定的間距隔開，并用拉桿(4)將管束固定，用以支撐整個(gè)管束，其特征是:換熱器管束采用整圓的折流板(3)支撐；折流板(3)上的換熱管孔(6)采用方形孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化傳熱的換熱器管束，其特征是:在折流板(3)的管橋處有十字形流通槽(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化傳熱的換熱器管束，其特征是:換熱管(2)采用內(nèi)外都有螺旋線的螺紋槽管換熱管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化傳熱的換熱器管束，其特征是:換熱管(2)兩端采用脹-焊-脹的連接形式與前、后兩塊管板(I)連成一體。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種強(qiáng)化傳熱的換熱器管束，由管板、換熱管、折流板、定距管及拉桿組成，換熱管穿過數(shù)塊折流板與兩端的管板相連，在管束中間用定距管將折流板按一定的間距隔開，并用拉桿將管束固定，用以支撐整個(gè)管束。換熱器管束采用整圓的折流板支撐；折流板上的換熱管孔采用方形孔；在折流板的管橋處有十字形流通槽；換熱管采用內(nèi)外都有螺旋線的螺紋槽管換熱管。本實(shí)用新型在換熱器的使用上不但大幅強(qiáng)化了傳熱系數(shù)，提高了換熱效果，而且還兼有抗垢和除垢作用。同時(shí)還具有節(jié)省空間、占地面積小等特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中有很高的使用價(jià)值。
文檔編號(hào)F28F1/08GK203132413SQ20132012369
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者林罡明, 王維, 孫洪濱, 安文海, 崔勃 申請(qǐng)人:撫順石油機(jī)械有限責(zé)任公司