[發(fā)明專利]風(fēng)葉型隔板管殼式換熱器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210355273.9
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN102878830A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張春霞;張希忠;馬虎根;高慧;童嬌妹;姜圣列
• 申請（專利權(quán)）人: 淄博萬昌化工設(shè)備有限公司;上海理工大學(xué)
• 主分類號: F28D7/00
• 分類號: F28D7/00;F28F9/22
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標(biāo)代理有限公司 37212
• 代理人: 耿霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種的高傳熱系數(shù)低壓降管式換熱器，特別涉及一種風(fēng)葉型隔板管殼式換熱器。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的管殼式換熱器具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、適應(yīng)壓力范圍廣、選擇范圍大、成本低，設(shè)計(jì)、制造和實(shí)用技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，特別是在處理大流量、溫度和壓力等高參數(shù)的情況下，管殼式換熱器更凸顯其優(yōu)勢。因此，管殼式換熱器廣泛應(yīng)用于石油、化工、能源、動力、冶金等領(lǐng)域。但是，傳統(tǒng)的換熱器一般采用光滑管或異型管作為傳熱元件；折流板或是折流桿支撐管束，兼有導(dǎo)流的作用。殼側(cè)流體流動時在轉(zhuǎn)折區(qū)及進(jìn)出口附近渦流滯留區(qū)會形成流動和傳熱死區(qū)，從而降低了傳熱效率。殼程流體橫向沖刷管束，造成較大的流動阻力，并且在大雷諾數(shù)下管束常發(fā)生流體誘發(fā)震動，而導(dǎo)致?lián)Q熱管泄露失效。因此傳統(tǒng)管殼式換熱器在結(jié)構(gòu)和性能上都有待進(jìn)一步完善。傳統(tǒng)的管殼式換熱器為折流板結(jié)構(gòu)，一般殼程設(shè)置若干塊折流板，使流體在殼程反復(fù)換向垂直沖刷換熱管束，以增大流體的流速和湍動，來提高殼程的傳熱效果。折流板換熱器正因?yàn)闅こ塘黧w橫向沖刷管束，并不斷改變流向，導(dǎo)致殼側(cè)存在流動死區(qū)和漏流死區(qū)，使有效傳熱面積減少25%-30%，對于含雜質(zhì)的流體介質(zhì)，由于流動死區(qū)的存在，殼程極易形成污垢積累，嚴(yán)重縮短了換熱器有效使用周期，橫向沖刷管束會誘發(fā)換熱管產(chǎn)生振動，這種誘導(dǎo)振動是引起換熱管破裂和管板泄露的主要原因，從而使整臺換熱器的壽命大大縮小，流動阻力大，折流板少時阻力小，但換熱管固有頻率低，防振能力差，傳熱系數(shù)K值也大大降低，折流板增多則阻力增大，流體中的污垢容易沉積在換熱管表面，K值下降，傳熱效果變差。

與傳統(tǒng)的弓形折流板相比，整圓形孔板能有效支撐管束，從而避免管束發(fā)生誘導(dǎo)振動；不同形狀開孔的整圓形孔板能使換熱器殼程流體流動由橫向力變?yōu)槠叫杏诠苁目v向流，消除大部分流體滯留區(qū)；孔板能有效地堵塞殼程中管束與殼體之間的縫隙，從而有效地阻止流體在該縫隙的無效流動；孔板開孔面積小于殼程流體流通面積，可調(diào)節(jié)殼程流體速度殼程流體從孔板開孔處穿過，孔板的“節(jié)流作用”和“射流作用”，射流流體速度高且直接沖刷管外壁，使流體產(chǎn)生波動和二次流而加劇流體湍流，減薄管壁液體邊界層，可提高殼程流體流速和換熱效果。但是，整圓形孔板適宜于中、低黏度流體且雷諾數(shù)不大的場合，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難，制造成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種在保證足夠強(qiáng)度擾動的同時，有效的降低殼程流體的壓降，減少傳熱溫差損失，提高總傳熱系數(shù)的風(fēng)葉型隔板管殼式換熱器。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種風(fēng)葉型隔板管殼式換熱器，包括殼體和換熱管，其特征在于：殼體兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)流筒，殼體兩端設(shè)置有封蓋，兩端封蓋上分別設(shè)有殼程進(jìn)口和殼程出口，換熱管管間安裝風(fēng)葉型隔板，風(fēng)葉型隔板上設(shè)置有若干通孔，換熱管穿過通孔固定在殼體內(nèi)。

風(fēng)葉型隔板組合起來，通過導(dǎo)流筒使殼側(cè)流體一方面縱掠換熱管束，另一方面又不停地反復(fù)改變流動方向，從而使傳熱得以強(qiáng)化；通過風(fēng)葉型隔板作為管間支撐物，風(fēng)葉型隔板上均勻地打孔，管孔作為支撐物既能讓管子穿過，又有足夠的間隙讓流體通過，殼程流體擾動增強(qiáng)，既能減少流動死區(qū)，同時也使殼程壓力損失小，而且還能有效抑制殼程流體的污垢累積沉淀，以提高換熱器有效使用周期。

所述的風(fēng)葉型隔板的外徑與殼體的內(nèi)徑相同。方便安裝固定。

所述的通孔和換熱管間有間隙。足夠的間隙讓流體通過，減少流動死區(qū)，減小殼程壓力，抑制流體污垢累積沉淀。

所述的風(fēng)葉型隔板由3個大小相等的扇形隔板組成。對稱結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)和制造方便。

所述的扇形隔板的圓心角為60度。

所述的風(fēng)葉型隔板的3個扇形隔板與垂直方向成相同角度。隔板的開孔按一定角度偏移，流體一邊旋轉(zhuǎn)，一邊縱向流過殼側(cè)，改善了流體流動的環(huán)境，消除了流體在殼側(cè)流動時流向的突變，局變阻力大為減少，相同流量下流體的壓降大大降低，從而減少了泵功。

所述的3個扇形隔板與垂直方向度角為5-15度。

所述的風(fēng)葉型隔板交替放置，后一塊隔板相對于前一塊隔板順時針旋轉(zhuǎn)相同角度。通過利用每塊風(fēng)葉型隔板位置錯開來組織殼體流體流動，不斷改變流體的流動方向和流動速度，產(chǎn)生混合流，提高熱交換效率。

所述的風(fēng)葉型隔板的旋轉(zhuǎn)角為30-60度。

所述的換熱管可以為光管、縮放管、橫紋波紋管、螺旋波紋管、管螺旋槽管或波節(jié)管。