[實(shí)用新型]一種新型U形管式換熱器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820150924.X
• 申請(qǐng)日: 2008-07-17
• 公開（公告）號(hào): CN201255595Y
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王學(xué)生;曹洪海;徐宏;劉京雷;侯峰;張莉;惠兵;王元華;代晶晶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué);無錫化工裝備總廠
• 主分類號(hào): F28D7/14
• 分類號(hào): F28D7/14
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 談順法

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及用于石油、化工、冶金及熱能工程中所使用的有相變沸騰傳熱三種傳熱方式的管殼式換熱器。

背景技術(shù)

換熱器廣泛應(yīng)用于化工、化肥、煉油、動(dòng)力、建筑、食品等工業(yè)部門，其中管殼式換熱器在諸多種類的換熱器產(chǎn)品中占主導(dǎo)地位。這類換熱器管束通常采用無強(qiáng)化傳熱效果的光滑管。因而這類換熱器傳熱效率低，動(dòng)力及材料消耗多。因此研究和開發(fā)新型高效節(jié)能換熱器，將會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。帶有多孔表面的換熱管束，與光滑管束相比，換熱器總傳熱系數(shù)可提高30％以上。采用多孔換熱管的換熱器，目前在國內(nèi)外還未見有生產(chǎn)及應(yīng)用的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容：

本實(shí)用新型的目的是克服傳統(tǒng)的管殼式換熱器傳熱效率低的缺點(diǎn)，發(fā)明一種具有強(qiáng)化有相變沸騰傳熱的U形管式換熱器，可提高換熱器的傳熱效率，降低換熱器的運(yùn)行能耗和設(shè)備投資。

本實(shí)用新型式通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種新型U形管式換熱器，其特征在于，所述的換熱器包括管箱2、帶有換熱管的筒體5，管箱2和筒體5通過法蘭3連接，其特征在于，所述換熱器水平放置，兩個(gè)支座11支撐于筒體5下部，管箱2上端開有熱流體進(jìn)口12，下端有于對(duì)稱熱流體進(jìn)口12相對(duì)稱的熱流體出口13，筒體5下部正中設(shè)置冷流體進(jìn)口14、上部兩端設(shè)置兩個(gè)冷流體進(jìn)口15，換熱管為多孔表面U形換熱管6，其U形管彎段由端部支撐板8支撐，多孔表面U形換熱管6中部由中間支撐板10支撐，并等距離設(shè)置兩個(gè)以上折流板7表面U形換熱管6固定于筒體5上，U形管彎管段的最小彎曲半徑R_min不小于換熱管外徑的2倍，多孔表面U形換熱管6的兩個(gè)端部，固定在管板4上，兩個(gè)端部為光滑表面，光滑表面的長度L≤300mm。

上述多孔表面U形換熱管6的外徑為Φ10mm～Φ57mm，換熱管表面多孔層厚度為0.1～0.5mm，孔隙率為30％～60％。

上述多孔表面U形換熱管6可以為由兩個(gè)以上多孔表面U形換熱管組成的U形管束。

換熱管基體材料可以是碳鋼、合金鋼、不銹鋼和銅合金等金屬材料，金屬粉末可以是鐵基粉末和銅基粉末。

換熱管的多孔表面可以通過機(jī)床在換熱管基體表面上直接加工形成，也可以在換熱管基體表面上高溫?zé)Y(jié)或高溫噴涂一層金屬粉末而形成；也可先制成普通直管，然后在其表面加工形成多孔層，再采用彎管機(jī)將其制成U形管。

有益效果

1、沸騰傳熱的效率取決于換熱表面上汽化核心數(shù)目，多孔表面換熱管比光滑表面換熱管換熱表面上更容易產(chǎn)生氣泡核心，該新型U形管式換熱器內(nèi)部采用表面多孔U形換熱管管束代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光滑換熱管束，可有效強(qiáng)化沸騰傳熱，與采用光滑表面換熱管的換熱器相比，本實(shí)用新型的總傳熱系數(shù)可提高30％以上。

2、換熱管制成U形，與同長度的直管相比，可延長流體在管內(nèi)的流動(dòng)時(shí)間，達(dá)到充分換熱效果。

3、換熱器殼體設(shè)置一個(gè)流體進(jìn)口、兩個(gè)流體出口，使換熱更充分。

附圖說明

圖1是新型U形管式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-隔板，2-管箱，3-法蘭，4-管板，5-筒體，6-U形管，7-折流板，8-端部支撐板，9-封頭，10-中間支撐板，11-支座，12—熱流體進(jìn)口，13—熱流體出口，14—冷流體進(jìn)口，15—冷流體出口。

圖2是多孔表面U形換熱管6的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：6—U形換熱管，16—基管，17—多孔層，I—帶有多孔表面部分的示意，R_min-換熱管的最小彎曲半徑，L—端部光滑表面的長度。

圖3是多孔表面U形換熱管6的多孔表面局部放大圖。

其中，16—多孔表面，17—基管。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述。

實(shí)施例

新型U形管換熱器的設(shè)計(jì)、選材、制造過程與傳統(tǒng)U形管換熱器一致，其主要尺寸為換熱管Φ25mm×2.5mm，直管段管長6000mm，共102根U形管，換熱管總重量1700kg。主要不同點(diǎn)在于U型換熱管表面燒結(jié)有銅基粉末表面多孔層3(如附圖3所示)，厚度為0.2～0.3mm，孔隙率為50％～60％。兩端光滑表面長度L為150mm。

實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用對(duì)比

2006年，在揚(yáng)子石化煉油廠催化裂化裝置，制造的新型U形管換熱器與原普通型換熱器進(jìn)行了運(yùn)行參數(shù)測試與對(duì)比測試情況見表1。

表1??兩種換熱器的運(yùn)行參數(shù)情況比較(平均值)

從表中可看出，新型U形管換熱器與普通換熱器相比：

1)換熱面積減少27.5％。新型U形管換熱器體積小；