[實用新型]換熱管內外流體介質雙螺旋流動殼管式換熱器

無效

• 申請號: 200820030014.8
• 申請日: 2008-08-21
• 公開（公告）號: CN201281561Y
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 吳峰
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: F28D7/10
• 分類號: F28D7/10
• 代理公司: 西安創知專利事務所
• 代理人: 李子安

技術領域

本實用新型涉及一種殼管式換熱器，尤其是涉及一種換熱管內外流體介質雙螺旋流動殼管式換熱器。

背景技術

在煉油、化工、環保、能源、電力等工業中，換熱器是一種重要的單元設備，通常在化工廠的建設中，換熱器約占總投資的10-20％；尤其在煉油廠的建設中，換熱器約占全部工藝設備投資的35-40％。其中，管殼式換熱器又占世界換熱器市場總額的37％。在管殼式換熱器中，一種流體在管內流動，另一種流體在殼側流動，并通過管子進行熱量交換。同時，殼側布置有折流板，折流板為管子提供支撐，同時還使流體按特定的通道流動以改善其傳熱特性。

傳統弓型折流板存在很多問題：①弓型折流板使流體垂直沖擊殼體壁面，造成較大的沿程壓降；②折流板與殼體壁面相接處產生流動滯止死區，降低了換熱效率，且容易結垢；③折流板與殼體壁面之間及換熱管與折流板之間存在漏流，使殼側存在較大的旁路流動，而旁流及漏流降低了有效橫掠管束的質量流量，故減小了殼側的換熱效率；④高流速流體橫掠換熱管束會誘導換熱管的振動，縮短了換熱器的壽命。

20世紀60年代，已有學者提出了螺旋折流板換熱器的思想。螺旋折流板換熱器是將折流板布置成近似的螺旋面，使換熱器中的殼側流體呈連續的螺旋狀流動，以實現有效地降低殼側的流動阻力及強化傳熱的目的。此外，在實現換熱器的高效節能問題中開發出新型高效的強化傳熱元件同樣關鍵，強化傳熱元件的研究是新型高效換熱設備設計制造的基礎。因此，合理設計開發新型高效換熱器，同時實現殼管式換熱殼側及管側傳熱強化，又能有效降低流阻及結垢現象，提高換熱器的整體換熱性能對于節能降耗具有重要意義。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種換熱管內外流體介質雙螺旋流動殼管式換熱器，其結構簡單合理，在強化殼側及管側傳熱、換熱性能的同時，又能有效降低流阻及結垢現象。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種換熱管內外流體介質雙螺旋流動殼管式換熱器，由通過左右兩端封頭進行密封的殼體、設置在殼體側壁上的殼程進口和殼程出口、分別位于殼體內部兩端的封板一和封板二、設置在所述封頭上的管程進口和管程出口、設置在殼體內部的折流板以及多個平行安裝在封板一和封板二間的換熱管組成，所述封板一和封板二上對應開有多個供換熱管穿過的通孔；所述換熱管包括同心穿套的外管和芯管以及在二者間繞管芯環繞嵌設的內翅片，所述內翅片與外管和芯管之間采用釬焊進行連接，其特征在于：所述折流板為連通殼程進口和殼程出口的螺旋折流板，所述殼程進口、螺旋折流板和殼程出口組成縱向螺旋式的殼側流通通道，螺旋折流板的外側邊緣與殼體側壁的內壁之間固定連接，螺旋折流板上對應開有多個供換熱管穿過的通孔；

所述內翅片由波紋內翅片板彎曲而成且在外管和芯管之間形成一個縱向螺旋式內翅片管，所述縱向螺旋式內翅片管上分布有多個縱向螺旋式流通通道，所述縱向螺旋式流通通道與管程進口和管程出口連通組成管內流通通道。

所述管程進口和管程出口均位于同一個封頭上，所述管內流通通道對應管程進口和管程出口分為兩個流通通道，所述兩個流通通道與管程進口和管程出口組成一個來回式的雙管程管內流通通道。

所述管程進口和管程出口均位于殼體右端的右封頭上，所述封板二和右封頭之間設置有一隔板，隔板設置在封板二和右封頭之間的中心處。

所述隔板與封板二和右封頭之間均采用無縫釬焊進行連接。

所述管程進口和管程出口分別位于殼體左右兩端的兩個封頭上，所述管程進口和管程出口與所述縱向螺旋式流通通道組成一個單向式的單管程管內流通通道。

所述螺旋折流板內流通的的介質黏性越大，其螺旋波紋越稀疏。

所述螺旋折流板的螺旋波紋形狀為連續周期函數，螺旋折流板為連續螺旋片構成的折流板或由多個螺旋片搭接而成的折流板，螺旋折流板為單螺旋結構、雙螺旋結構或多螺旋結構且其與殼程進口和殼程出口相應組成一個單螺旋、雙螺旋或多螺旋式的殼側流通通道。

所述波紋內翅片板波紋的紋路與水平方向間的夾角為α，其中15°≤α≤85°；所述波紋的波紋形狀為連續周期函數，其縱向幅高與外管和芯管之間的間距相等；所述內翅片中所流通的介質黏性越大，所述波紋內翅片板的波紋越稀疏，所述波紋的波長λ越大，所述縱向螺旋式流通通道的數量越少，α越大；

所述螺旋折流板內流通的的介質黏性越大，其螺旋波紋越稀疏，所述縱向螺旋式流通通道的數量越少。

所述殼體為圓柱形。