[發明專利]花瓣孔板縱流式換熱器

無效

• 申請號: 200810231359.4
• 申請日: 2008-12-15
• 公開（公告）號: CN101551206A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 吳金星;魏新利;王海峰;朱登亮
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: F28D7/10
• 分類號: F28D7/10;F28F13/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種新型縱流式換熱器及其管束支撐——花瓣孔板，該花瓣孔板既可支撐換熱管束又具有擾流作用，所組成的換熱器可有效提高傳熱效率，并降低殼程壓降，減少動力消耗，可廣泛應用于化工、煉油、輕工、能源和動力等熱量交換場合。

背景技術

在過程工業中，換熱器是保證工業系統正常運行、工藝介質溫度合理、節約能源及回收余熱(或廢熱)的關鍵設備，并且在金屬消耗、動力消耗和投資方面在整個工程中占有較大份額。據統計，在一般石油化工企業中，換熱器的投資占全部投資的40～50％；在熱電廠中，如果把鍋爐也作為換熱設備，換熱器的投資約占整個電廠總投資的70％；在制冷機中，蒸發器的質量要占制冷機總質量的30～40％，其動力消耗約占總值的20～30％。由此可見，換熱器的合理設計和良好運行對企業節約資金、能源和空間都十分重要，提高換熱器傳熱性能并減小其體積、減少投資，在能源日趨短缺的今天更具有明顯的經濟效益和社會效益。

在種類繁多、結構各異的換熱器中，管殼式換熱器以其高度的可靠性和廣泛的適用性、選材廣、成本低等優點，以及在長期使用中積累的豐富經驗，而在石油、化工、輕工、能源、動力、醫藥和食品等行業廣泛應用。隨著強化傳熱技術的發展，管殼式換熱器的綜合性能不斷提高。傳統的管殼式換熱器采用光滑圓管和單弓型折流板結構，流體在殼程做垂直于管軸向的橫向流動，存在較大的傳熱死區，使得換熱器的整體傳熱效率降低、流動阻力增大，并且在大雷諾數下常發生流體誘導振動而導致換熱器失效。因此，管殼式換熱器殼程管束支撐結構及流體流動性能有待改進。

發明內容

為了提高殼程流體呈縱向流動的一類管殼式換熱器的流體力學和傳熱綜合性能，發明了一種新型縱流式管束支撐，如圖1所示，圖中小圓為換熱管位置，兩排管間為孔板支撐條，孔板上在相鄰四根管之間向上翹起的部分像兩片花瓣，故稱之為“花瓣孔板”。本發明具有折流桿換熱器中折流桿對管束的良好支撐功能及流通面積較大的優點，以及整圓形孔板換熱器中孔板阻擋無效泄漏流的功能及開孔度對殼程流體流速的調節作用。新型花瓣孔板的結構仍然以整圓形板為基礎，鉆出管孔后，沿同一方向將相鄰管間的孔橋切開，并向一側沖壓成花瓣狀，使流體在管間呈縱向流動，并沖刷孔板支撐條上的花瓣，花瓣使流體湍動加劇并沖刷管束，兩塊花瓣孔板為一組縱橫交錯布置，靠兩塊孔板上的支撐條即可實現對換熱管全方位約束。

花瓣孔板結構簡單、加工方便，孔板花瓣的導流和擾流作用加劇流體湍流，孔板周邊未開孔部分的阻擋作用減少了對傳熱無效的泄漏流，促使流體沿著管周圍孔隙直接沖刷管壁換熱面，從而有效地強化較低雷諾數下流體的對流傳熱，并產生良好的防垢和除垢功能，兩塊花瓣孔板的縱橫交錯布置對換熱管束實現了全方位支撐，具有良好的防振和抗振功能。

附圖說明

圖1是縱流式換熱器的花瓣孔板三維結構圖，由孔板支撐條3、花瓣1和孔板周緣2三部分組成。花瓣孔板整體結構為整圓形，圖中的小圓表示換熱管位置，兩排管間為孔板支撐條，孔板上在相鄰四根管之間向上翹起的部分像兩片花瓣，是流體流動的擾流子。在花瓣孔板縱流式換熱器中，花瓣孔板既要支撐管束，又對流體產生擾流作用，因而花瓣孔板是決定換熱器殼程對流傳熱性能的關鍵部件。“花瓣孔板”為整體結構，加工過程不需要焊接，因而結構堅固可靠。

具體實施方式

花瓣孔板的結構加工仍然以整圓形板為基礎，鉆出管孔后，沿同一方向將相鄰管間的孔橋切開并向一側沖壓成花瓣狀，使流體在管間呈縱向流動，并沖刷孔板支撐條上的花瓣，安裝時兩塊花瓣孔板為一組縱橫交錯布置，靠兩塊孔板上的支撐條來實現對換熱管的全方位約束。