[發明專利]復合套管雙螺旋換熱器

有效

• 申請號: 200810095636.3
• 申請日: 2008-04-26
• 公開（公告）號: CN101566437A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 趙文閣
• 申請（專利權）人: 趙文閣
• 主分類號: F28D7/10
• 分類號: F28D7/10;F28D7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及一種化工單元操作設備，更具體地說，是具有外中內三層復 合套管及逆流反向雙螺旋結構的新式管殼式換熱器。

背景技術：

目前，90％的換熱器是管殼式換熱器，其次是板式換熱器等，這是由于工 業上絕大多數的場合是高溫及高壓的。換熱系數高達管殼式換熱器2-3倍的 板式換熱器，其所能承受的工作壓力較低，只有2-3.5MPa.而管殼式換熱器 中，換熱管束是圓管，殼體是圓筒，都是耐壓結構，設備可以達到30-35MPa 的工作壓力。人們設法使板式換熱器結構改進至能承受高壓卻進展甚微，長 期以來，則把更多的精力投入到提高管殼式換熱器的換熱系數上來，以期它 能接近、達到或超過板式換熱器的換熱系數，從而獲得一種承壓高、換熱強 的理想型換熱器，為節約能源及環境保護作出貢獻。迄今為止，管殼式換熱 器種類已發展很多，換熱系數也有較大提高，但距板式換熱器仍有較大的差 距。究其換熱機理，板式換熱器的優勢在于兩點，一是薄層換熱，垂直傳熱 梯度大、速率高、需時少，另一是沿板片表面凸凹波紋流動狀態對滯流層減 薄及破壞充分。在管殼式換熱器中，圓管中穩定流動的流體，液柱圓實，管 壁處滯流層厚、垂直傳熱梯度小、速率低、需時長，殼程側流體流動橫截面 積大、流速極低、循環狀態差。目前公認最先進的擬螺旋折流板換熱器對殼 程循環改善也很有限，即使技術上實現了全螺旋制造或將殼程外中內等分為 數個稍易制造的小全螺旋，仍未從本質上解決流速偏低的狀態，即未能從本 質上解決該流體循環不良的問題。

發明內容：

本發明的目的，旨在提供一種從本質上徹底改善管殼類換熱器中換熱的 兩流體的流動狀態，使其處于接近或超過板式換熱循環的、一種非常良好的 循環狀態的新結構換熱器形式，以求得到一種既結構強度好，又換熱強度高 的，宜于普及和綜合性能優異的理想型換熱器，以達到支援工業經濟，利于 節能降耗減排的環保目的。為了達到這一目的，使其兩流體均處于“薄液層”、 “高流速”、“強沖刷”的傳熱狀態及“體堅固”的環境條件，本發明拋棄 了難以徹底提高流速、難以從本質上改善循環狀態的殼程流動方式，獨創設 計了具有逆流對向流動、并互為反向旋轉雙螺旋結構的、具有外中內三層套 管的復合套管新式換熱管和管束，及以此為核心的復合套管雙螺旋管殼式換 熱器。在逆流反向雙螺旋復合套管新式換熱管中，用中管與空心內管組成內 套管，并在中管與內管的環形間隙內設有內螺旋葉片，形成螺旋環片狀內流 通道；同時，用中管與外管組成外套管，并在中管與外管的環形間隙內設有 與內螺旋葉片旋向相反的外螺旋葉片，形成螺旋環片狀外流通道，成為具有 內外套管復加結合在一起的復合套管，如圖1、圖5所示，在復合套管雙螺 旋換熱器中，U形管式復合套管雙螺旋換熱器具有三道管板，單式復合套管 雙螺旋換熱器沒有管板(圖10)，浮頭式復合套管雙螺旋換熱器、固定管板 式復合套管雙螺旋換熱器及其它方式復合套管雙螺旋換熱器則具有四道管 板，其中復合套管換熱管束中，各外管即可以固定于外管板上(圖1、圖2、 圖3)，也可以固定于內管板上(圖6、圖8、圖9)，各中管則固定在各外 管的兩端堵板上，或者固定或密封連接在外管板上(圖7)，各空心內管則 連接定位于外管板上，或點焊等定位于各中管上。

上述的目的可以通過以下技術方案實現：