一種管殼式換熱器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種管殼式換熱器,包括殼體、換熱管束、管板、管內(nèi)插入元件、封頭以及旋流支撐網(wǎng)架；所述旋流支撐網(wǎng)架等間距設(shè)置在殼體內(nèi)部，并在其上設(shè)置有旋流構(gòu)件，所述旋流構(gòu)件為四片帶螺旋角的扭片；在換熱管內(nèi)部插入一種新型結(jié)構(gòu)的管內(nèi)插入元件，其為兩個(gè)半橢圓型葉片呈一定角度連接并且等間距設(shè)置在管內(nèi)細(xì)長圓棒上；利用旋流網(wǎng)架上設(shè)置旋流構(gòu)件對殼程流體在流經(jīng)旋流構(gòu)件時(shí)進(jìn)行加速，同時(shí)又產(chǎn)生旋流作用，加大管外流體湍流程度，強(qiáng)化殼程傳熱；管內(nèi)插入元件對管內(nèi)的流體進(jìn)行分割、引導(dǎo)，使中心流體與管壁附近流體進(jìn)行置換，換熱管內(nèi)的流體得到較好的混合，傳熱過程得到強(qiáng)化，換熱管內(nèi)的流體溫度分布更加均勻，滿足工藝要求。
【專利說明】一種管殼式換熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油、化工等設(shè)備中的換熱裝置，尤其涉及一種管殼式換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]管殼式換熱器廣泛應(yīng)用于石油、化工等領(lǐng)域，傳統(tǒng)管殼式換熱器，其殼程一般采用圓缺的折流板結(jié)構(gòu)，換熱管為光滑管，一般情況下，管外走加熱蒸汽，流體在光滑管中流動(dòng)，以達(dá)到換熱目的。這種傳統(tǒng)的管殼式換熱器不足之處就是:其殼程采用的圓缺的折流板結(jié)構(gòu)具有很高的殼程壓力降以及形成一定面積的流動(dòng)死區(qū)。與此同時(shí)，流體在光滑管中流動(dòng)，管內(nèi)的流速呈拋物線形，流體在管子中心處速度最大，靠近管壁處的流速最小，特別是高粘度流體在管中流動(dòng)時(shí)，貼近管壁的流速幾乎為零，使得在管壁附近有一層幾乎不流動(dòng)的滯流底層，給流體的換熱造成很大的熱阻，換熱效率大大降低，并且換熱很不均勻。不適宜用于聞?wù)扯攘黧w的換熱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)換熱器不足之處，而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、適用于高粘度流體管的管殼式換熱器，不僅提高換熱器的換熱效率，滿足工藝要求，而且具有節(jié)能作用。
[0004]本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]一種管殼式換熱器，包括殼程進(jìn)口 1、殼體2、旋流支撐網(wǎng)架3、由多根換熱管構(gòu)成的換熱管束4、管內(nèi)插入兀件5、右管板6、右封頭7、管程進(jìn)口 8、殼程出口 9、管程出口 10,左封頭11、左管板12 ;所述換熱管束4沿殼體2內(nèi)部徑向設(shè)置，各換熱管之間相互間隔并穿接在旋流支撐網(wǎng)架3上，換熱管束4之間間隔的間隙由旋流支撐網(wǎng)架3限定，旋流支撐網(wǎng)架3沿殼體2軸向均布設(shè)置，換熱管束4的左右兩端分別與左管板12、右管板6焊接，設(shè)在殼體2兩端的左封頭7、右封頭11分別與左管板12、右管板6焊接；管內(nèi)插入元件5平行放置于換熱管束4內(nèi)；
[0006]所述殼程進(jìn)口 1、殼體2的內(nèi)側(cè)、換熱管束4的外側(cè)、左管板12、右管板6、殼程出口9構(gòu)成換熱器的殼程流道；
[0007]所述管程進(jìn)口 8、管程出口 10、左封頭11、右封頭7、換熱管束4內(nèi)側(cè)、左管板12、右管板6構(gòu)成換熱器的管程流道。
[0008]所述旋流支撐網(wǎng)架3包括網(wǎng)架邊框3-1、旋流構(gòu)件3-2、縱向支撐條3_3、橫向支撐條3-4，所述縱向支撐條3-3與橫向支撐條3-4在軸向相互間隔并且相互垂直設(shè)置，與網(wǎng)架邊框3-1固定連接形成網(wǎng)架；
[0009]所述旋流構(gòu)件3-2連接于縱向支撐條3-3與橫向支撐條3-4的軸向交叉點(diǎn)上；
[0010]所述旋流構(gòu)件3-2為四片螺旋扭片3-5連接在中間的圓柱3-6上，四片螺旋扭片3-5軸向投影形狀為一圓環(huán)面，該圓環(huán)面與螺旋扭片3-5相鄰的各個(gè)換熱管相切。
[0011]所述螺旋扭片3-5為一長片條繞中間的圓柱3-6均勻扭轉(zhuǎn)90°而成；圓柱3_6連接在空間上相互垂直且相互間隔的縱向支撐條3-3和橫向支撐條3-4上。
[0012]所述管內(nèi)插入元件5包括長圓棒5-1、X形分割元件5-2，所述X形分割元件5_2是由兩個(gè)半橢圓形葉片連接構(gòu)成。
[0013]所述X形分割元件5-2等間距設(shè)置在換熱管內(nèi)的長圓棒5-1上，并且相鄰兩個(gè)X形分割元件5-2中的一個(gè)水平放置，另一個(gè)豎直放置。
[0014]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0015]利用旋流支撐網(wǎng)架3上設(shè)置旋流構(gòu)件3-2對殼程流體在流經(jīng)旋流構(gòu)件3-2時(shí)進(jìn)行加速，同時(shí)又產(chǎn)生旋流作用，加大殼體2內(nèi)流體湍流程度，從而有效提高殼體2 (或者殼程)的傳熱膜系數(shù)，強(qiáng)化殼體2傳熱。與此同時(shí)，殼體2內(nèi)的管內(nèi)插入元件5對換熱管4內(nèi)流體進(jìn)行分割、引導(dǎo)，使中心流體與換熱管4壁面附近流體進(jìn)行置換，換熱管4內(nèi)流體得到較好的混合，傳熱過程得到大大強(qiáng)化，換熱管4內(nèi)流體溫度分布更加均勻，滿足工藝要求。同時(shí)，流動(dòng)阻力的上升也在可接受的范圍內(nèi)。
[0016]本實(shí)用新型的旋流支撐網(wǎng)架3和管內(nèi)插入元件5的結(jié)構(gòu)在工藝上制造簡易，加工成本低，減少了設(shè)備投資。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為圖1所示管殼式換熱器的左視圖；
[0019]圖3為圖1旋流支撐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3-1為圖3旋流支撐網(wǎng)架側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4-1為圖3旋流支撐網(wǎng)架上螺旋扭片的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為圖4-1旋流支撐網(wǎng)架上螺旋扭片的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為圖1所示管內(nèi)插入元件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6為圖5所示管內(nèi)插入元件局部放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0026]實(shí)施例
[0027]如圖1所示，本實(shí)用新型管殼式換熱器，包括殼程進(jìn)口 1、殼體2、旋流支撐網(wǎng)架3、由多根換熱管構(gòu)成的換熱管束4、管內(nèi)插入兀件5、右管板6、右封頭7、管程進(jìn)口 8、殼程出口
9、管程出口 10，左封頭11、左管板12 ;所述換熱管束4沿殼體2內(nèi)部徑向設(shè)置，各換熱管之間相互間隔并穿接在旋流支撐網(wǎng)架3上，換熱管束4之間間隔的間隙由旋流支撐網(wǎng)架3限定，旋流支撐網(wǎng)架3沿殼體2軸向均布設(shè)置，換熱管束4的左右兩端分別與左管板12、右管板6焊接，設(shè)在殼體2兩端的左封頭7、右封頭11分別與左管板12、右管板6焊接；管內(nèi)插入元件5平行放置于換熱管束4內(nèi)；
[0028]由殼程進(jìn)口 1、殼體2的內(nèi)側(cè)、換熱管束4的外側(cè)、左管板12、右管板6、殼程出口 9構(gòu)成換熱器的殼程流道；
[0029]由管程進(jìn)口 8、管程出口 10、左封頭11、右封頭7、換熱管束4內(nèi)側(cè)、左管板12、右管板6構(gòu)成換熱器的管程流道；[0030]所述旋流支撐網(wǎng)架3的結(jié)構(gòu)如圖3所示。由圖3可見，旋流支撐網(wǎng)架3包括網(wǎng)架邊框3-1、旋流構(gòu)件3-2、縱向支撐條3-3、橫向支撐條3-4，所述縱向支撐條3_3與橫向支撐條3-4在軸向相互間隔并且相互垂直設(shè)置，與網(wǎng)架邊框3-1固定連接形成網(wǎng)架。
[0031]所述旋流構(gòu)件3-2連接于縱向支撐條3-3與橫向支撐條3-4的軸向交叉點(diǎn)上。
[0032]所述旋流構(gòu)件3-2為四片螺旋扭片3-5連接在中間的圓柱3_6上，四片螺旋扭片3-5軸向投影形狀為一圓環(huán)面，該圓環(huán)面與螺旋扭片3-5相鄰的各個(gè)換熱管相切。
[0033]如圖4和圖4-1所示，所述螺旋扭片3-5為一長片條繞中間的圓柱3_6均勻扭轉(zhuǎn)90°而成；如圖3和圖3-1所示，圓柱3-6連接在空間上相互垂直且相互間隔的縱向支撐條3-3和橫向支撐條3-4上。
[0034]所述的管內(nèi)插入元件5的結(jié)構(gòu)如圖5及圖6所示。
[0035]由圖5可見，管內(nèi)插入元件5包括長圓棒5-1、X形分割元件5_2，所述X形分割元件5-2是由兩個(gè)半橢圓形葉片連接構(gòu)成；如圖6所示，所述的X形分割元件5-2等間距設(shè)置在換熱管內(nèi)的長圓棒5-1上，并且相鄰兩個(gè)X形分割元件5-2中的一個(gè)水平放置，另一個(gè)豎
直放置。
[0036]本管殼式換熱器的強(qiáng)化傳熱效果及原理為:利用旋流支撐網(wǎng)架3上設(shè)置旋流構(gòu)件3-2對殼程流體在流經(jīng)旋流構(gòu)件3-2時(shí)進(jìn)行加速，同時(shí)又產(chǎn)生旋流作用，加大殼體2內(nèi)流體湍流程度，從而有效提高殼體2 (或者殼程)的傳熱膜系數(shù)，強(qiáng)化殼體2傳熱。與此同時(shí)，殼體2內(nèi)的管內(nèi)插入元件5對換熱管4內(nèi)流體進(jìn)行分割、引導(dǎo)，使中心流體與換熱管4壁面附近流體進(jìn)行置換，換熱管4內(nèi)流體得到較好的混合，傳熱過程得到大大強(qiáng)化，換熱管4內(nèi)流體溫度分布更加均勻，滿足工藝要求。同時(shí)，流動(dòng)阻力的上升也在可接受的范圍內(nèi)。
[0037]如上所述便可較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
[0038]本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種管殼式換熱器，其特征在于，包括殼程進(jìn)口、殼體、旋流支撐網(wǎng)架、由多根換熱管構(gòu)成的換熱管束、管內(nèi)插入元件、右管板、右封頭、管程進(jìn)口、殼程出口、管程出口，左封頭、左管板； 所述換熱管束沿殼體內(nèi)部徑向設(shè)置，各換熱管之間相互間隔并穿接在旋流支撐網(wǎng)架上，換熱管束之間間隔的間隙由旋流支撐網(wǎng)架限定，旋流支撐網(wǎng)架沿殼體軸向均布設(shè)置，換熱管束的左右兩端分別與左管板、右管板焊接，設(shè)在殼體兩端的左封頭、右封頭分別與左管板、右管板焊接；管內(nèi)插入元件平行放置于換熱管束內(nèi)； 所述殼程進(jìn)口、殼體的內(nèi)側(cè)、換熱管束的外側(cè)、左管板、右管板、殼程出口構(gòu)成換熱器的殼程流道； 所述管程進(jìn)口、管程出口、左封頭、右封頭、換熱管束內(nèi)側(cè)、左管板、右管板構(gòu)成換熱器的管程流道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管殼式換熱器，其特征在于，所述旋流支撐網(wǎng)架包括網(wǎng)架邊框、旋流構(gòu)件、縱向支撐條、橫向支撐條，所述縱向支撐條與橫向支撐條在軸向相互間隔并且相互垂直設(shè)置，與網(wǎng)架邊框固定連接形成網(wǎng)架； 所述旋流構(gòu)件連接于縱向支撐條與橫向支撐條的軸向交叉點(diǎn)上； 所述旋流構(gòu)件為四片螺旋扭片連接在中間的圓柱上，四片螺旋扭片軸向投影形狀為一圓環(huán)面，該圓環(huán)面與螺旋扭片相鄰的各個(gè)換熱管相切。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管殼式換熱器，其特征在于，所述螺旋扭片為一長片條繞中間的圓柱均勻扭轉(zhuǎn)90°而成；圓柱連接在空間上相互垂直且相互間隔的縱向支撐條和橫向支撐條上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管殼式換熱器，其特征在于，所述管內(nèi)插入元件包括長圓棒、X形分割元件，所述X形分割元件是由兩個(gè)半橢圓形葉片連接構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管殼式換熱器，其特征在于，所述X形分割元件等間距設(shè)置在換熱管內(nèi)的長圓棒上，并且相鄰兩個(gè)X形分割元件中的一個(gè)水平放置，另一個(gè)豎直放置。
【文檔編號(hào)】F28F13/12GK203518707SQ201320557766
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】汪雙鳳, 張宏南, 陳錦芳 申請人:華南理工大學(xué)