一種交叉變徑橢圓管管束式換熱器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種交叉變徑橢圓管管束式換熱器，包括殼體以及設(shè)置在殼體兩側(cè)的前管箱和后管箱，前管箱及后管箱與殼體之間分別設(shè)置前管板和后管板，殼體上設(shè)置有殼程介質(zhì)入口及殼程介質(zhì)出口，后管箱上設(shè)置有管程介質(zhì)入口、管程介質(zhì)出口，所述前管板與后管板之間連通交叉變徑橢圓管管束，殼體內(nèi)設(shè)置至少兩個(gè)折流板，折流板之間設(shè)置有防振作用的配重板。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：采用具有較好傳熱和流動(dòng)綜合性能的交叉變徑橢圓管管束，流體在橢圓管流動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生一定的縱向與橫向速度，強(qiáng)化對(duì)流效果，在橢圓交叉管的過(guò)渡段會(huì)形成很大的徑向速度，誘導(dǎo)產(chǎn)生縱向渦。該換熱器換熱效率高，能耗小，管內(nèi)不易結(jié)垢，使用壽命長(zhǎng)。
【專利說(shuō)明】一種交叉變徑橢圓管管束式換熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種管束式換熱器，尤其涉及一種交叉變徑橢圓管管束式換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]換熱器作為一種不同介質(zhì)間熱交換的通用工藝設(shè)備，應(yīng)用十分廣泛，但一些問(wèn)題長(zhǎng)期未能解決，其中最突出的就是換熱器內(nèi)流體誘導(dǎo)振動(dòng)和傳熱表面積垢。換熱器內(nèi)流體誘導(dǎo)振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致劇烈的噪聲與傳熱元件損壞，主要因素為漩渦脫落、紊流抖振、流體彈性激振和聲共鳴，目前主要依靠增加傳熱元件的強(qiáng)度來(lái)防止振動(dòng)的產(chǎn)生。傳熱表面積垢造成巨大的能量與資源損失，目前仍沿用化學(xué)清洗與機(jī)械清洗兩種方法，效果并不十分理想。
[0003]事實(shí)上，在換熱器內(nèi)完全防止振動(dòng)的產(chǎn)生幾乎是不可能的。振動(dòng)的本質(zhì)是能量的不斷聚集與耗散，用有限的振動(dòng)使能量不斷耗散，從另一方面來(lái)說(shuō)也可能避免強(qiáng)烈振動(dòng)所造成的元件損壞與噪聲，基于這一思想，利用元件在脈動(dòng)流的誘導(dǎo)下自由振動(dòng)，依靠元件本身的振動(dòng)特性使振幅通過(guò)系統(tǒng)阻尼得到有效控制，使得無(wú)論是漩渦脫落、紊流抖振還是彈性激振都不能誘發(fā)強(qiáng)烈的共振，元件能夠長(zhǎng)期安全運(yùn)行而不致?lián)p壞。同時(shí)，脈動(dòng)流誘導(dǎo)下的振動(dòng)頻率與振幅較低，不會(huì)產(chǎn)生劇烈的噪聲。利用流體誘導(dǎo)振動(dòng)還使強(qiáng)化傳熱成為可能，在擾動(dòng)水流提高對(duì)流換熱系數(shù)的同時(shí)，利用振動(dòng)變形清除傳熱表面，降低污垢熱阻，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化傳熱的目的。
[0004]強(qiáng)化傳熱可分為被動(dòng)強(qiáng)化和主動(dòng)強(qiáng)化技術(shù)，前者是不需要外界動(dòng)力的強(qiáng)化技術(shù)，包括壁面擾動(dòng)裝置、擴(kuò)展表面(各種肋)、插入物、旋流器和湍流發(fā)生器等；后者指需要輸入外界動(dòng)力的強(qiáng)化技術(shù)，包括機(jī)械振動(dòng)、施加電場(chǎng)或磁場(chǎng)、液體中加添加物等。由于主動(dòng)式強(qiáng)化技術(shù)所需設(shè)備復(fù)雜、價(jià)格昂貴，因此使用范圍有限；而被動(dòng)式強(qiáng)化設(shè)備則具有設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜等優(yōu)勢(shì)，得到了廣泛應(yīng)用。但被動(dòng)式強(qiáng)化技術(shù)普遍存在一個(gè)問(wèn)題，卻傳熱強(qiáng)化的同時(shí)，流動(dòng)阻力(功耗)增加的更多，因此采用傳熱和流動(dòng)綜合性能較好的強(qiáng)化換熱管對(duì)管束式換熱器具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型提供了一種管束式換熱器，采用具有較好傳熱和流動(dòng)綜合性能的交叉變徑橢圓管管束，流體在橢圓管流動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生一定的縱向與橫向速度，強(qiáng)化對(duì)流效果，在橢圓交叉管的過(guò)渡段會(huì)形成很大的徑向速度，誘導(dǎo)產(chǎn)生縱向渦。該換熱器換熱效率高，能耗小，管內(nèi)不易結(jié)垢，使用壽命長(zhǎng)。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]—種交叉變徑橢圓管管束式換熱器，包括殼體以及設(shè)置在殼體兩側(cè)的前管箱和后管箱，前管箱及后管箱與殼體之間分別設(shè)置前管板和后管板，殼體上設(shè)置有殼程介質(zhì)入口及殼程介質(zhì)出口，后管箱上設(shè)置有管程介質(zhì)入口、管程介質(zhì)出口，所述前管板與后管板之間連通交叉變徑橢圓管管束，殼體內(nèi)設(shè)置至少兩個(gè)折流板，折流板之間設(shè)置有防振作用的配重板。
[0008]所述后管箱由分隔板分隔成介質(zhì)流入?yún)^(qū)和介質(zhì)流出區(qū)，交叉變徑橢圓管管束分別通過(guò)前管板和后管板連通前管箱及后管箱的兩個(gè)區(qū)域。
[0009]所述交叉變徑橢圓管由軸線相互交叉的橢圓截面管段組成，且相鄰管段之間存在過(guò)渡段，相鄰橢圓形截面管段的橢圓形截面長(zhǎng)軸軸線相互交叉，且交叉角為90°。
[0010]所述前管箱及后管箱與殼體之間采用螺栓連接，并在結(jié)合面設(shè)密封膠條。
[0011]所述折流板在交叉變徑橢圓管穿過(guò)處開(kāi)設(shè)通孔，直徑為橢圓管最大橫截面直徑加
3-5mm,安裝時(shí)在孔內(nèi)壁加裝彈性塑膠圈。
[0012]所述折流板在殼體內(nèi)等距、上下交錯(cuò)設(shè)置，其與殼體接觸面隨殼體形狀而定，非接觸面呈外凸的圓弧形，其軸向最大尺寸為殼體直徑的2/3。
[0013]所述配重板縱向設(shè)置在折流板之間，數(shù)量視殼體直徑大小設(shè)置，在殼體縱向中心線上設(shè)置I塊，其余兩邊對(duì)稱設(shè)置。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0015]I)采用具有較好傳熱和流動(dòng)綜合性能的交叉變徑橢圓管管束，流體在橢圓管流動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生一定的縱向與橫向速度，在橢圓交叉管的過(guò)渡段會(huì)形成很大的徑向速度，誘導(dǎo)產(chǎn)生縱向渦，其主要作用是在局部區(qū)域形成與邊界層溫度梯度有較小角度的速度矢量，從而加強(qiáng)對(duì)流換熱效果，而在沒(méi)有交叉變徑截面的管中是不會(huì)產(chǎn)生縱、橫向速度和縱向渦的。
[0016]2)采用交叉變徑橢圓管能夠產(chǎn)生脈動(dòng)流，換熱器元件在脈沖流的誘導(dǎo)下自由振動(dòng)，依靠元件本身的振動(dòng)特性使振幅通過(guò)系統(tǒng)阻尼得到有效控制，元件能夠長(zhǎng)期安全運(yùn)行而不致?lián)p壞。同時(shí)，脈動(dòng)流誘導(dǎo)下的振動(dòng)頻率與振幅較低，不會(huì)產(chǎn)生劇烈的噪聲。利用流體誘導(dǎo)振動(dòng)還能清除傳熱表面，減少污垢。
[0017]3)上下交替設(shè)置在殼體內(nèi)的多個(gè)折流板不僅可起到支撐管束的作用，還能增強(qiáng)流體在管間流動(dòng)的湍流程度，增大傳熱系數(shù)，提高傳熱效率。
[0018]4)縱向設(shè)置在折流板之間的配重板，增大了系統(tǒng)阻尼，有效減振。
[0019]5)折流板上管束穿過(guò)處設(shè)置彈性塑膠圈，可進(jìn)一步減小管束與折流板之間的振動(dòng)及摩擦，提高換熱元件壽命。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是交叉變徑橢圓管截面形狀示意圖。
[0022]圖3是交叉變徑橢圓管截面的徑向速度場(chǎng)示意圖。
[0023]圖4是折流板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中:1.前管箱2.前管板3.交叉綻放縮放橢圓管4.配重板5.折流板6.殼程介質(zhì)出口 7.管程介質(zhì)入口 8.后管箱9.分隔板10.管程介質(zhì)出口 11.后管板12.殼體13.殼程介質(zhì)入口 14.密封膠條15.彈性塑膠圈
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0026]見(jiàn)圖1，是本實(shí)用新型一種交叉變徑橢圓管管束式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖，包括前管箱1、前管板2、交叉綻放縮放橢圓管3、配重板4、折流板5、殼程介質(zhì)出口 6、管程介質(zhì)入口
7、后管箱8、分隔板9、殼程介質(zhì)出口 10、后管板11、殼體12、殼程介質(zhì)入口 13、密封膠條14、彈性塑膠圈15，所述前管箱I和后管箱8設(shè)置在殼體12兩側(cè)，前管箱I及后管箱8與殼體12之間分別設(shè)置前管板2和后管板11，殼體12上設(shè)置有殼程介質(zhì)入口 13及殼程介質(zhì)出口6，后管箱8上設(shè)置有管程介質(zhì)入口 7、管程介質(zhì)出口 10,所述前管板2與后管板11之間連通交叉變徑橢圓管管束，殼體12內(nèi)設(shè)置至少兩個(gè)折流板5，折流板5之間設(shè)置有防振作用的配重板4。
[0027]所述后管箱8由分隔板9分隔成介質(zhì)流入?yún)^(qū)和介質(zhì)流出區(qū)，交叉變徑橢圓管3分別通過(guò)前管板2和后管板11連通前管箱I及后管箱8的兩個(gè)區(qū)域。
[0028]所述交叉變徑橢圓管3由軸線相互交叉的橢圓截面管段組成，且相鄰管段之間存在過(guò)渡段，相鄰橢圓形截面管段的橢圓形截面長(zhǎng)軸軸線相互交叉，且交叉角為90°。
[0029]所述前管箱I及后管箱8與殼體12之間采用螺栓連接，并在結(jié)合面設(shè)密封膠條14。
[0030]所述折流板5在交叉變徑橢圓管3過(guò)處開(kāi)設(shè)通孔，直徑為橢圓管最大橫截面直徑加3-5mm，安裝時(shí)在孔內(nèi)壁加裝彈性塑膠圈15。
[0031]所述折流板5在殼體12內(nèi)等距、上下交錯(cuò)設(shè)置，其與殼體12接觸面隨殼體形狀而定，非接觸面呈外凸的圓弧形，其軸向最大尺寸為殼體直徑的2/3。
[0032]所述配重板4縱向設(shè)置在折流板5之間，數(shù)量視殼體12直徑大小設(shè)置，在殼體12縱向中心線上設(shè)置I塊，其余兩邊對(duì)稱設(shè)置。
[0033]使用時(shí)，管程介質(zhì)從管程介質(zhì)入口 7進(jìn)入后管箱8由分隔板9隔出的上層區(qū)域，通過(guò)后管板11流入交叉變徑橢圓管3并經(jīng)前管板2流入前管箱1，再經(jīng)交叉變徑橢圓管3流到后管箱8由分隔板9隔出的下層區(qū)域，最后經(jīng)管程介質(zhì)出口 10流出。殼程介質(zhì)從殼程介質(zhì)入口 13流入殼體12，經(jīng)過(guò)折流板5形成的流體通道迂回流動(dòng)，完成對(duì)換熱管的熱量轉(zhuǎn)換，最后由殼程介質(zhì)出口 6流出。
[0034]見(jiàn)圖2，是交叉變徑橢圓管3截面形狀示意圖。所述交叉變徑橢圓管由軸線相互交叉的橢圓截面管段組成，且相鄰管段之間存在過(guò)渡段，相鄰橢圓形截面管段的橢圓形截面長(zhǎng)軸軸線相互交叉，且交叉角為90°。
[0035]見(jiàn)圖3是交叉變徑橢圓管3截面的徑向速度場(chǎng)示意圖。管程介質(zhì)在交叉變徑橢圓管3中流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一定的縱向與橫向速度,在橢圓交叉管3的過(guò)渡段會(huì)形成很大的徑向速度，誘導(dǎo)產(chǎn)生縱向渦，在局部區(qū)域形成與邊界層溫度梯度有較小角度的速度矢量，從而加強(qiáng)對(duì)流換熱效果。
[0036]見(jiàn)圖4是折流板5結(jié)構(gòu)示意圖。在換熱過(guò)程中，通過(guò)折流板5的固定，固定處彈性塑膠圈15的減振及配重板4的防振作用，將換熱元件的振動(dòng)減小到最低程度，同時(shí)減小噪聲，有利于增加換熱器的使用壽命。
【權(quán)利要求】
1.一種交叉變徑橢圓管管束式換熱器，包括殼體以及設(shè)置在殼體兩側(cè)的前管箱和后管箱，前管箱及后管箱與殼體之間分別設(shè)置前管板和后管板，殼體上設(shè)置有殼程介質(zhì)入口及殼程介質(zhì)出口，后管箱上設(shè)置有管程介質(zhì)入口、管程介質(zhì)出口，其特征在于，所述前管板與后管板之間連通交叉變徑橢圓管管束，殼體內(nèi)設(shè)置至少兩個(gè)折流板，折流板之間設(shè)置有防振作用的配重板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交叉變徑橢圓管管束式換熱器，其特征在于，所述后管箱由分隔板分隔成介質(zhì)流入?yún)^(qū)和介質(zhì)流出區(qū)，交叉變徑橢圓管管束分別通過(guò)前管板和后管板連通前管箱及后管箱的兩個(gè)區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種交叉變徑橢圓管管束式換熱器，其特征在于，所述交叉變徑橢圓管由軸線相互交叉的橢圓截面管段組成，且相鄰管段之間存在過(guò)渡段，相鄰橢圓形截面管段的橢圓形截面長(zhǎng)軸軸線相互交叉，且交叉角為90°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種交叉變徑橢圓管管束式換熱器，其特征在于，所述前管箱及后管箱與殼體之間采用螺栓連接，并在結(jié)合面設(shè)密封膠條。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種交叉變徑橢圓管管束式換熱器，其特征在于，所述折流板在交叉變徑橢圓管穿過(guò)處開(kāi)設(shè)通孔，直徑為橢圓管最大橫截面直徑加3-5_，安裝時(shí)在孔內(nèi)壁加裝彈性塑膠圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種交叉變徑橢圓管管束式換熱器，其特征在于，所述折流板在殼體內(nèi)等距、上下交錯(cuò)設(shè)置，其與殼體接觸面隨殼體形狀而定，非接觸面呈外凸的圓弧形，其軸向最大尺寸為殼體直徑的2/3。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種交叉變徑橢圓管管束式換熱器，其特征在于，所述配重板縱向設(shè)置在折流板之間，數(shù)量視殼體直徑大小設(shè)置，在殼體縱向中心線上設(shè)置I塊，其余兩邊對(duì)稱設(shè)置。
【文檔編號(hào)】F28F1/02GK203785491SQ201420104355
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月7日
【發(fā)明者】何佳生, 沈鋼 申請(qǐng)人:遼寧華榮重工機(jī)械有限公司