[發明專利]波浪管折流柵式方形換熱器

無效

• 申請號: 201310010994.0
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號: CN103047882A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 范廣銘;孫中寧;張東洋;徐慧強;閻昌琪;孫立成;曹夏昕;王建軍;丁銘;谷海峰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F28D7/00
• 分類號: F28D7/00;F28F9/013;F28F9/24;F28F1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種強化換熱技術領域的換熱器。

背景技術

換熱設備廣泛應用于能源、動力、核能、石油、制冷、化工和加工處理等工程技術領域。

隨著科技的發展和能源的短缺，設計制造出一種高效能、低能耗、低成本的換熱設備對于節約能源有著重要的意義。管殼式換熱器是應用最為廣泛的一種換熱器類型，一直以來，管殼式換熱器的強化傳熱主要集中在管程強化和殼程強化兩方面。

在管程強化方面，通過改變換熱管形狀來實現強化傳熱是其中一個主要的方向。波浪管利用沿軸線方向正反變化的彎曲結構使管內流體在流動時產生強烈的二次流，從而起到強化換熱的作用，而其彎曲結構對管外流體同樣會產生擾動作用，尤其在管束密集排布時效果更為明顯。

在殼程強化方面，主要是改進殼程的支撐結構，既對管子起支撐作用，又對流體起擾動作用，藉以達到強化傳熱的目的。目前在換熱器的支撐方面主要采用傳統的弓形折流板，這種折流板加工簡單，安裝方便因此得到了廣泛的應用。但是這種折流板主要適用于直管，而對于軸向具有彎曲結構的波浪管而言會帶來穿管難度加大，加工精度提高等諸多困難，因此并不適用于波浪管換熱器的殼側支撐。

因此，想要利用波浪管制造管殼式換熱器，必須研究一種與之相適合的管束支撐結構。

目前國內外對波浪管換熱器的研究尚未充分開展，關于波浪管換熱器的相關專利也寥寥無幾。現有的結構設計非常簡單，對波浪管的結構、在殼體內的具體布置方式和管子在管板上的排列等重要問題都沒有提出明確的方案（專利號：94225614.U），無法滿足換熱器實際生產和使用的技術要求。其他概念性設計也存在換熱管結構復雜、加工制造困難、難以承受高壓等突出的問題，且殼側結構無法滿足水-水換熱的設計要求，應用場合僅限于汽車廢氣的冷卻系統（專利號：200610165381.4）。

發明內容

本發明的目的在于提供具有很強的換熱能力的波浪管折流柵式方形換熱器。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明波浪管折流柵式方形換熱器，其特征是：包括殼體、換熱管、上管板、下管板，殼體、上管板、下管板組成密閉空間，上管板左側設置密閉的上封頭，下管板右側設置密閉的下封頭，上封頭上設置管側進口，下封頭上設置管側出口，換熱管安裝在密閉空間里，換熱管的兩端分別安裝在上管板和下管板里，并分別連通上封頭和下封頭，在殼體上上管板的右方設置殼側出口管，下管板的左方設置殼側進口管，殼體里安裝用于支撐換熱管的折流柵，折流柵包括折流圈和安裝在折流圈里的支撐桿，上管板和下管板之間安裝用于固定折流柵的拉桿。

本發明還可以包括：

1、所述的折流柵包括橫向折流柵和縱向折流柵，橫向折流柵的支撐桿與縱向折流柵的支撐桿的夾角為90度，橫向折流柵的支撐桿與縱向折流柵的支撐桿均與殼體的軸向垂直。

2、所述的換熱管的外形為波浪形，其軸線由彎曲弧度相等的圓弧組成，彎曲弧度介于10度～90度之間，換熱管均勻分布于上管板、下管板和殼體組成的密閉空間里。

3、兩個橫向折流柵和兩個縱向折流柵組成一組折流柵，兩個橫向折流柵在水平方向上分別支撐奇數排和偶數排的換熱管，兩個縱向折流柵在豎直方向上分別支撐奇數列和偶數列的換熱管。

4、支撐桿直徑等于波浪管間距。

5、每組折流柵的兩個橫向折流柵的支撐桿分別頂在波浪管的波峰下方或壓在波谷上方。

6、折流柵與殼體之間還安裝直線形換熱管。

本發明的優勢在于：

1.波浪管的波浪形結構可使管內流體流動時產生強烈的二次流，從而顯著強化管內換熱；而對于殼側而言，密集的波浪結構可以對殼程流體產生強烈的攪混作用，使換熱大大增強；此外，當管束長度相同時，波浪管的實際長度要遠大于直管長度，由此可帶來換熱面積的大幅提升，從而起到附加的強化作用。

2.波浪管的加工方法簡單，不破壞換熱管機械結構，對其機械性能影響較小，可以滿足光滑直管所適用的工作環境；管子的波浪結構，可以通過適當的形變吸收在管子受熱不均勻時產生的熱應力；流體流經波浪結構時，流動方向不斷改變，產生的沖刷作用可以抑制管道表面污垢的沉積，具有良好的自清潔能力。