[發(fā)明專利]管殼式螺旋扁管換熱器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910011544.7
• 申請(qǐng)日: 2009-05-15
• 公開（公告）號(hào): CN101551207A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳崇剛;李立權(quán);張衛(wèi)華;鄧方義;賀玲;李和杰;王聲文;徐又春;張士華;王曉溥;秦嶺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 營(yíng)口慶營(yíng)石化設(shè)備總廠;中國(guó)石化集團(tuán)洛陽石油化工工程公司
• 主分類號(hào): F28D7/16
• 分類號(hào): F28D7/16;F28F1/00;F28F13/02;F28F9/013;F28F9/22;F28F9/00
• 代理公司: 沈陽科威專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 刁佩德

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種管殼式換熱器，特別是一種采用螺旋扁管作為換熱管的管殼式螺旋扁管換熱器。可廣泛應(yīng)用于煉油、石油化工、冶金、電力等行業(yè)。

背景技術(shù)

換熱器是熱力過程中的關(guān)鍵設(shè)備，廣泛應(yīng)用于能源、動(dòng)力、化工、冶金、機(jī)械、交通、航空與航天等領(lǐng)域。同時(shí)，換熱器也是利用能源與節(jié)約能源的必要設(shè)備。換熱器的種類很多，管殼式換熱器因具有易于制造、成本較低、清洗方便、適應(yīng)性強(qiáng)、處理量大、工作可靠、選材范圍廣以及適于高溫高壓的工況等特點(diǎn)，在各行業(yè)中應(yīng)用非常普遍。然而傳統(tǒng)的管殼式換熱器多為弓形折流板換熱器，這種換熱器在具有管殼式換熱器優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也有其自身的缺陷，如存在殼程流動(dòng)死區(qū)、殼程壓力損失較大、容易結(jié)垢以及容易發(fā)生管束誘導(dǎo)振動(dòng)等。如在設(shè)計(jì)管殼式換熱器時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩種介質(zhì)流量相差很大的情況。在這種情況下，流量大的介質(zhì)走管程是不合適的，這是因?yàn)楣艹虜?shù)通常是偶數(shù)，變化管程數(shù)將使管程速度成倍增加，從而導(dǎo)致壓力降過大。安排流量大的介質(zhì)走殼程，如果選用管殼式弓形折流板換熱器，殼程壓力降很大，實(shí)際應(yīng)用中難以接受。為了有效克服傳統(tǒng)弓形折流板換熱器存在的缺陷，相關(guān)領(lǐng)域人員對(duì)如何改變殼程、管程流體的流動(dòng)狀態(tài)，改善傳熱效果，提高傳熱效率等方面進(jìn)行了大量研究，其中也包括應(yīng)用螺旋扁管作為換熱管的研究。研究表明，這種換熱器的殼程取消了附加的管束支撐物，不設(shè)任何支承元件，節(jié)約了材料和成本。螺旋扁管之間緊密接觸，在換熱器殼程形成螺旋形流道，同時(shí)也起到相互支承的作用。這種結(jié)構(gòu)使管程流體和殼程流體均產(chǎn)生以旋轉(zhuǎn)流為主要特征的復(fù)雜流動(dòng)，獲得較強(qiáng)的旋轉(zhuǎn)擾動(dòng)，從而較大地強(qiáng)化了傳熱過程，同時(shí)也大幅減小了殼程壓力損失。通過大量的實(shí)驗(yàn)研究，證明螺旋扁管換熱器殼程膜系數(shù)與殼程壓降的比值ho/ΔP，比弓形折流板換熱器高很多；管程膜系數(shù)與管程壓降的比值hi/ΔP，也比光管高，但其綜合效益明顯高于光管弓形折流板換熱器。然而現(xiàn)今國(guó)內(nèi)還沒有應(yīng)用這類換熱器的報(bào)導(dǎo)，主要是其具體實(shí)施方案，如螺旋扁管在殼體內(nèi)的排管方式、螺旋扁管的管徑、長(zhǎng)短軸尺寸等均達(dá)不到理想狀態(tài)，其管程膜傳熱系數(shù)很大，同時(shí)管程壓降也較大；殼程的壓力降很小，殼程膜傳熱系數(shù)也較小。如專利公告號(hào)為CN2867256Y的“螺旋扁管油冷卻器”公開了使用螺旋扁管作為換熱油管的技術(shù)方案，但是對(duì)螺旋扁管在殼體內(nèi)的排管方式的描述過于簡(jiǎn)單，不利于本領(lǐng)域的技術(shù)人員的實(shí)施，其適用范圍也相對(duì)較窄。故現(xiàn)有的管殼式螺旋扁管換熱器的結(jié)構(gòu)亟待優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的管殼式螺旋扁管換熱器，從根本上解決了傳統(tǒng)管殼式弓形折流板換熱器存在的殼程流動(dòng)死區(qū)、殼程壓力降較大、容易結(jié)垢以及容易發(fā)生管束誘導(dǎo)振動(dòng)的問題，同時(shí)降低了投資費(fèi)用。與現(xiàn)有螺旋扁管換熱器相比，更具有大幅提高換熱效率的優(yōu)點(diǎn)，適用范圍廣泛。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：該管殼式螺旋扁管換熱器包括設(shè)有殼程入口和出口的殼體，組裝在殼體內(nèi)的管束，組裝在殼體端部的管箱和大、小浮頭，管箱上設(shè)有管程入口和出口，且其內(nèi)部設(shè)置分程隔板，其特征在于：所述管束中換熱管為若干螺旋扁管，且相鄰的所述螺旋扁管長(zhǎng)軸部位相接觸形成支撐和阻擋，短軸部位相對(duì)應(yīng)形成間隙，最終在所述管束中形成網(wǎng)狀流道，所述螺旋扁管兩端分別穿入所述管束的固定管板和浮頭管板且焊接固定，在所述換熱管兩端部圓管部分的間隙中對(duì)應(yīng)所述管箱內(nèi)的分程隔板處設(shè)置十字型阻擋管支架，在所述阻擋管支架之間焊接若干與所述換熱管并行排列的阻擋管，所述阻擋管和所述換熱管的長(zhǎng)軸部位相互接觸、短軸部位相互對(duì)應(yīng)形成間隙，所述換熱管外部套裝有導(dǎo)流固緊筒，所述導(dǎo)流固緊筒焊接在所述阻擋管支架上，且所述導(dǎo)流固緊筒外部均布焊接環(huán)形阻擋板，所述環(huán)形阻擋板外沿支撐在所述固定管板殼程側(cè)焊接的滑道上。

所述螺旋扁管長(zhǎng)軸為30mm，短軸為16.24mm，相鄰的所述螺旋扁管的管心距為30mm。

所述螺旋扁管在壓制過程中采用特種工藝形成凹凸不平的外表面。