一種馬蹄形連續(xù)螺旋折流板u型管式換熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于管殼式換熱器領(lǐng)域，具體涉及一種馬蹄形連續(xù)螺旋折流板U型管式換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]換熱器廣泛應(yīng)用在電力、冶金、石油、化工、制冷、航空航天和新能源等領(lǐng)域。半個多世紀(jì)以來，隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展和新能源行業(yè)的不斷深入開發(fā)，上述工業(yè)領(lǐng)域和過程呈現(xiàn)出越來越密集化和高強度化的特點，對換熱器的性能提出了更高要求，如:尺寸更小、結(jié)構(gòu)緊湊度更高、換熱性能更優(yōu)秀、運行更穩(wěn)定和使用壽命更長。
[0003]在眾多折流板結(jié)構(gòu)中，弓形折流板在管殼式換熱器中使用最為廣泛，弓形折流板結(jié)構(gòu)使殼側(cè)流體以近似于“Z”形流動，通過提高殼側(cè)流體湍流度、混合度和流體流速達(dá)到強化換熱的目的。但弓形折流板結(jié)構(gòu)存在阻力大、有流動滯止區(qū)、易結(jié)垢、振動條件下易失效等缺陷。近年來螺旋折流板在管殼式換熱器中的使用逐漸增多。螺旋折流板結(jié)構(gòu)具有單位壓降換熱能力尚、不易積垢、流動引起的振動小、使用壽命長等優(yōu)勢。
[0004]螺旋折流板分為非連續(xù)型和連續(xù)型，非連續(xù)型螺旋折流板的螺旋面一般由四塊扇形折流板搭接而成，往往相鄰的折流板間存在漏流，連續(xù)型螺旋折流板很好的解決了這一問題，且使得換熱器更加緊湊，提高了換熱效率。
[0005]目前現(xiàn)有的螺旋折流板管殼式換熱器，多為單殼程固定管板式(見公開于2004年8月4日的中國專利03214056.8和公開于2010年8月17日的中國專利201020294039.6)。在實際工程中，往往會遇到比較苛刻的設(shè)計條件，管程流體和殼程流體存在較大的溫差，且管程流體和殼程流體的溫度存在交叉，在這種情況下，單殼程固定管板式就不再適用，因為管殼兩側(cè)液體溫度有交叉時殼程必須分程，不然換熱效果極差，管殼兩側(cè)液體存在大溫差時管子和管板由于熱力膨脹不一致而導(dǎo)致其容易松脫。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的在于提供一種馬蹄形連續(xù)螺旋折流板U型管式換熱器，能夠在存在溫度交叉、大溫差換熱的情況下進(jìn)行使用。
[0007]為達(dá)到上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0008]一種馬蹄形連續(xù)螺旋折流板U型管式換熱器，包括U型筒體，U型筒體的一端與第一直筒體的一端固定連接，U型筒體的另一端與第二直筒體的一端固定連接，U型筒體和第一、第二直筒體共同構(gòu)成馬蹄形殼體；
[0009]第一直筒體的另一端設(shè)有第一管板，第一管板與位于第一直筒體外部的第一管箱固定連接，第一管箱上設(shè)有管側(cè)進(jìn)口，第一直筒體上設(shè)有殼側(cè)進(jìn)口，第一直筒體內(nèi)設(shè)有與第一直筒體同軸的第一中心管，第一中心管的一端固定在第一管板上，另一端為自由端；第一連續(xù)螺旋折流板的內(nèi)沿連續(xù)纏繞在第一中心管上，第一連續(xù)螺旋折流板的外沿與第一直筒體的內(nèi)壁相接觸；
[0010]第二直筒體的另一端設(shè)有第二管板，第二管板與位于第二直筒體外部的第二管箱固定連接，第二管箱上設(shè)有管側(cè)出口，第二直筒體上設(shè)有殼側(cè)出口，第二直筒體內(nèi)設(shè)有與第二直筒體同軸的第二中心管，第二中心管的一端固定在第二管板上，另一端為自由端；第二連續(xù)螺旋折流板的內(nèi)沿連續(xù)纏繞在第二中心管上，第二連續(xù)螺旋折流板的外沿與第二直筒體的內(nèi)壁相接觸；
[0011]馬蹄形殼體內(nèi)設(shè)有若干根U型換熱管，每根U型換熱管由依次相連通的第一直管段、U型段和第二直管段組成，第一直管段穿過第一連續(xù)螺旋折流板上的板孔后固定在第一管板上并與第一管箱相連通，第二直管段穿過第二連續(xù)螺旋折流板上的板孔后固定在第二管板上并與第二管箱相連通。
[0012]所述的第一管板的中心處開設(shè)有用于固定第一中心管的凹槽，第一中心管的一端嵌入第一管板上的凹槽中；第二管板的中心處開設(shè)有用于固定第二中心管的凹槽，第二中心管的一端嵌入第二管板上的凹槽中。
[0013]所述的第一連續(xù)螺旋折流板的相鄰兩板間設(shè)有用于固定其板間距的第一定位管，第一定位管套裝在U型換熱管的第一直管段上；第二連續(xù)螺旋折流板的相鄰兩板間設(shè)有用于固定其板間距的第二定位管，第二定位管套裝在U型換熱管的第二直管段上。
[0014]所述的U型筒體是由兩個相同的半U型筒體焊接而成的。
[0015]所述的U型筒體和第一、第二直筒體之間通過焊接構(gòu)成馬蹄形殼體。
[0016]所述的第一直筒體、第一管板和第一管箱之間通過焊接固定；第二直筒體、第二管板和第二管箱之間通過焊接固定。
[0017]所述的U型換熱管由直管繞彎壓制后形成。
[0018]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下有益效果:
[0019](I)傳統(tǒng)的固定管板式管殼式換熱器，換熱管與管板固定在一起，換熱管伸縮性差，在遇到管程流體和殼程流體之間存在大溫差換熱工況時，換熱管將受到很大的熱應(yīng)力，容易導(dǎo)致?lián)Q熱管束與管板膨脹程度不一致，從而使換熱管束從管板脫落，這將對換熱器的性能帶來很大的損害。本實用新型中U型換熱管的第一直管段與第一管板固定在一起，第二直管段與第二管板固定在一起，將U型段作為自由端，這樣在受熱時U型段可以在馬蹄形殼體內(nèi)自由伸縮，大大減緩了熱應(yīng)力帶來的換熱管形變，解決了大溫差換熱條件下，換熱管和管板由于熱應(yīng)力大而容易松脫的問題。
[0020](2)傳統(tǒng)單殼程的管殼式換熱器結(jié)構(gòu)，在殼側(cè)連續(xù)螺旋折流板與U型管配合使用時，在U型管中流動的介質(zhì)是來回走兩個管程，而殼側(cè)介質(zhì)只走了一個殼程，管側(cè)介質(zhì)在流動過程中與殼側(cè)介質(zhì)之間的熱交換過程為一半順流一半逆流，當(dāng)管程流體和殼程流體存在溫度交叉時，這種結(jié)構(gòu)將導(dǎo)致?lián)Q熱器的一部分換熱面積失去換熱效力，從而大大降低了換熱器的實際換熱效率。本實用新型提供的換熱器的馬蹄形殼體在外形上是U型結(jié)構(gòu)，與U型換熱管配合使用，二者形體相互契合，該換熱器構(gòu)成雙管程雙殼程結(jié)構(gòu)，管程介質(zhì)和殼程介質(zhì)之間相互逆行流動，構(gòu)成純逆流換熱過程，解決了管程流體和殼程流體存在溫度交叉時換熱效果差的問題，拓展了連續(xù)螺旋折流板管殼式換熱器的應(yīng)用范圍。
[0021](3)本實用新型提供的換熱器中，殼側(cè)的連續(xù)螺旋折流板結(jié)構(gòu)形成螺旋通道，消除了殼側(cè)流動死區(qū)，完全螺旋流動更趨近于阻塞流，能夠降低殼側(cè)流動阻力，減輕U型換熱管束由于流體沖擊造成的振動，增強湍流強度，提高換熱效率，減少殼側(cè)結(jié)垢，延長使用壽命，同時使得換熱器結(jié)構(gòu)更加緊湊。
【附圖說明】
[0022]圖1是馬蹄形連續(xù)螺旋折流板U型管式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是U型筒體及其焊縫的示意圖；
[0024]圖3是馬蹄形連續(xù)螺旋折流板U型管式換熱器的立體圖。
[0025]其中:1為第一直筒體，2為U型筒體，3為第一管板，4為第一管箱，5為殼側(cè)進(jìn)口，6為殼側(cè)出口，7為管側(cè)進(jìn)口，8為管側(cè)出口，9為第一中心管，10為第一連續(xù)螺旋折流板，11為U型換熱管，12為第二直筒體，13為焊縫，14為第二管板，15為第二管箱，16為第二中心管，17為第二連續(xù)螺旋折流板。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0027]參見圖1至圖3，本實用新型提供的馬蹄形連續(xù)螺旋折流板U型管式換熱器，包括U型筒體2，U型筒體2由兩個相同的半U型筒體焊接而成，U型筒體2的一端與第一直筒體I的一端焊接固定，U型筒體2的另一端與第二直筒體12的一端焊接固定，焊接處形成有焊縫13，U型筒