專利名稱：一種螺旋流花瓣管殼管式換熱器的制作方法
技術(shù)領域：
殼管式換熱器廣泛應用于化工、石油、動力、制冷及能源等多個工業(yè)領域，是量大面廣的通用設備。目前，殼管式換熱器絕大多數(shù)仍是采用光滑管作為傳熱管型，弓形隔板作為管間支撐物。這種形式的換熱器最大的缺點是(1)殼程流體垂直于管軸方向流動并在隔板缺口處作180度的急劇轉(zhuǎn)向，造成殼程流體壓降大；(2)流體在隔板與殼體壁接觸處存在流動死區(qū)，易積垢；(3)殼程流體存在旁路流，使傳熱效能進一步降低；(4)管束因容易產(chǎn)生振動而破壞。此外，也還有殼程流體沿管軸方向流動的換熱器形式，如折流桿換熱器等，雖然其傳熱效能比弓形隔板換熱器有所提高，但也存在殼程流道短，部分殼程流體因短路影響而降低了參與換熱的質(zhì)量流量，從而降低了傳熱效能。無論是弓形隔板換熱器還是折流桿換熱器等，傳熱管的應用仍以光滑管為主也是造成換熱器傳熱效能低的重要原因，雖然也有強化管的應用報道，但因殼程流體的流態(tài)與強化管的強化機理不能很好地匹配而未能充分發(fā)揮強化管的強化效果。
本實用新型的目的就是為了克服和解決現(xiàn)有換熱器存在殼程流體垂直于管軸方向流動造成殼程流體壓降大、存在死區(qū)、易積垢、管束易產(chǎn)生振動而破壞、流體存在旁路流而使傳熱效能低等的缺點和問題，研究、設計一種采用強化傳熱技術(shù)、流體在殼程作螺旋流動、能減少殼程流體旁路影響、消除流動死區(qū)、減少殼程污垢、降低對管束的振動、壓降低、傳熱效能高的螺旋流花瓣管殼管式換熱器。
本實用新型是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的螺旋流花瓣管殼管式換熱器的外形結(jié)構(gòu)示意圖如


圖1所示，花瓣管形狀示意圖如圖2所示，圖2的A-A向剖視圖如圖3所示。螺旋花瓣管殼管式換熱器主要由花瓣管1、螺旋隔板2、殼體3、管板4、封頭蓋5共同連接組裝構(gòu)成，其相互連接關系為采用具有花瓣狀翅片結(jié)構(gòu)的強化傳熱花瓣管1作為殼管式換熱器的傳熱管，具有一定螺旋角的螺旋隔板2作為花瓣管1的管間支撐構(gòu)件支撐住花瓣管1，多條花瓣管1穿過多個螺旋隔板2而被固定，殼體3包裹固定住花瓣管1及螺旋隔板2，管板4與殼體3兩端固定連接，封頭蓋5與管板4相固定連接而成螺旋流花瓣管殼管式換熱器。其作用原理為本實用新型因采用花瓣管作為殼管式換熱器的傳熱管型，殼程傳熱流體在管束上作螺旋流動。管束間的支撐隔板設計成具有一定螺旋角的螺旋隔板，可實現(xiàn)殼程流體在管束外作螺旋流動。采用花瓣管作為傳熱管型，能將花瓣管的強化傳熱機理與殼程流體的螺旋流動完美匹配，從而將雙方的優(yōu)勢充分得到發(fā)揮，使得換熱器傳熱效能得到很大提高。流體在殼程的螺旋流動，其速度可分解成兩個分量，一個速度分量是沿管軸方向，促使流體沿管軸向前流動，另一個速度分量是垂直于管軸方向，促使流體繞管束流動，各個速度分量的大小取決于隔板螺旋角的大小。對于三維的花瓣形翅片，沿管軸方向的速度分量可使流體能很好地進入翅片根部，提高了翅間流體的湍流度，破壞了流體的傳熱邊界層，因而強化了流體的對流傳熱；而垂直于管軸方向的速度分量促使流體繞管束產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動，三維的花瓣翅片的尖齒對流體又具有切割作用，進一步激發(fā)流體的湍動，流體的強化傳熱效能進一步提高，從而達到理想的匹配效果。
本實用新型與現(xiàn)有傳熱器相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果(1)延長了殼程流體的流道；(2)由于消除了殼程流體流向的突變，使局部阻力大大減少，故壓降低；(3)流體完全連續(xù)的螺旋流動可減少殼程流體旁路的影響；(4)由于消除了殼程流體的流動死區(qū)，減少了殼程污垢；(5)可降低殼程流體對管束的振動；(6)流體的螺旋流動，可同時實現(xiàn)沿管軸和管周方向的沖刷，特別適合于粗糙擴展外翅片管型的傳熱；(7)總的來說，螺旋流花瓣管殼管式換熱器具有傳熱效能高，殼程壓降低的優(yōu)點，與目前普遍應用的弓形隔板光滑管換熱器相比，其總傳熱系數(shù)可提高近5倍，可使換熱器體積縮小40％左右，節(jié)省換熱器成本30％以上。
下面對說明書附圖進一步說明如下
圖1為螺旋流花瓣管殼管式換熱器結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為花瓣管形狀示意圖，圖3為圖2的A-A向剖視示意圖。各圖中1為花瓣管，2為螺旋隔板，3為殼體，4為管板，5為封頭蓋。
本實用新型的實施方式較為簡單，可為如下(1)可參照現(xiàn)有弓形隔板光滑管管殼式換熱器的相同或相似的材料和加工方法加工殼體、管板、封頭蓋等部件；螺旋隔板可用金屬材料經(jīng)專用機床沖壓成型，其螺旋角范圍可為10～50°；花瓣管1可采用現(xiàn)有的光滑管通過本實用新型設計人發(fā)明的特定加工方法(參照《花瓣形翅片管》專利，專利號ZL 9320429.1)，加工成具有如圖2、圖3所示的特殊花瓣狀翅片結(jié)構(gòu)的強化傳熱管；(2)加工制造好各部件后，可按上面說明書所述的相互連接關系進行連接安裝，便能實施本實用新型。
權(quán)利要求1.一種包括殼體、管板構(gòu)成的螺旋流花瓣管殼管式換熱器，其特征在于它由花瓣管(1)、螺旋隔板(2)、殼體(3)、管板(4)、封頭蓋(5)共同連接組裝構(gòu)成，其相互連接關系為采用具有花瓣狀翅片結(jié)構(gòu)的強化傳熱花瓣管(1)作為殼管式換熱器的傳熱管，具有一定螺旋角的螺旋隔板(2)作為花瓣管(1)的管間支撐構(gòu)件支撐住花瓣管(1)，多條花瓣管(1)穿過多個螺旋隔板(2)而被固定，殼體(3)包裹固定住花瓣管(1)及螺旋隔板(2)，管板(4)與殼體(3)兩端固定連接，封頭蓋(5)與管板(4)相固定連接而成螺旋流花瓣管殼管式換熱器。
專利摘要本實用新型是螺旋流花瓣管殼管式換熱器,它由花瓣管、螺旋隔板、殼體、管體、封頭蓋連接構(gòu)成,其連接關系為:具有花瓣狀翅片結(jié)構(gòu)的花瓣管作傳熱管,螺旋隔板作為花瓣管管間支撐構(gòu)件支撐住花瓣管,多條花瓣管穿過多個螺旋隔板而被固定,殼體包裹固定住花瓣管及螺旋隔板,管板4與殼體兩端固定連接,封頭蓋與管板固定連接。本換熱器傳熱效能高、殼程壓降低、積垢少、傳熱系數(shù)高、體積小、成本低。
文檔編號F28F1/12GK2383033SQ9923680
公開日2000年6月14日 申請日期1999年8月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月6日
發(fā)明者林培森, 張正國, 王世平 申請人:華南理工大學