[發明專利]一種管殼式換熱器

無效

• 申請號: 201310406987.2
• 申請日: 2013-09-09
• 公開（公告）號: CN103486879A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 汪雙鳳;張宏南;陳錦芳
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F28D7/10
• 分類號: F28D7/10;F28F13/12;F28F13/08
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及石油、化工等設備中的換熱裝置，尤其涉及一種管殼式換熱器。

背景技術

管殼式換熱器廣泛應用于石油、化工等領域，傳統管殼式換熱器，其殼程一般采用圓缺的折流板結構，換熱管為光滑管，一般情況下，管外走加熱蒸汽，流體在光滑管中流動，以達到換熱目的。這種傳統的管殼式換熱器不足之處就是：其殼程采用的圓缺的折流板結構具有很高的殼程壓力降以及形成一定面積的流動死區。與此同時，流體在光滑管中流動，管內的流速呈拋物線形，流體在管子中心處速度最大，靠近管壁處的流速最小，特別是高粘度流體在管中流動時，貼近管壁的流速幾乎為零，使得在管壁附近有一層幾乎不流動的滯流底層，給流體的換熱造成很大的熱阻，換熱效率大大降低，并且換熱很不均勻。不適宜用于高粘度流體的換熱。

發明內容

本發明的目的是針對上述現有技術中傳統換熱器不足之處，而提供一種結構簡單、適用于高粘度流體管的管殼式換熱器，不僅提高換熱器的換熱效率，滿足工藝要求，而且具有節能作用。

本發明通過下述技術方案實現：

一種管殼式換熱器，包括殼程進口1、殼體2、旋流支撐網架3、由多根換熱管構成的換熱管束4、管內插入元件5、右管板6、右封頭7、管程進口8、殼程出口9、管程出口10，左封頭11、左管板12；所述換熱管束4沿殼體2內部徑向設置，各換熱管之間相互間隔并穿接在旋流支撐網架3上，換熱管束4之間間隔的間隙由旋流支撐網架3限定，旋流支撐網架3沿殼體2軸向均布設置，換熱管束4的左右兩端分別與左管板12、右管板6焊接，設在殼體2兩端的左封頭7、右封頭11分別與左管板12、右管板6焊接；管內插入元件5平行放置于換熱管束4內；

所述殼程進口1、殼體2的內側、換熱管束4的外側、左管板12、右管板6、殼程出口9構成換熱器的殼程流道；

所述管程進口8、管程出口10、左封頭11、右封頭7、換熱管束4內側、左管板12、右管板6構成換熱器的管程流道。

所述旋流支撐網架3包括網架邊框3-1、旋流構件3-2、縱向支撐條3-3、橫向支撐條3-4，所述縱向支撐條3-3與橫向支撐條3-4在軸向相互間隔并且相互垂直設置，與網架邊框3-1固定連接形成網架；

所述旋流構件3-2連接于縱向支撐條3-3與橫向支撐條3-4的軸向交叉點上；

所述旋流構件3-2為四片螺旋扭片3-5連接在中間的圓柱3-6上，四片螺旋扭片3-5軸向投影形狀為一圓環面，該圓環面與螺旋扭片3-5相鄰的各個換熱管相切。

所述螺旋扭片3-5為一長片條繞中間的圓柱3-6均勻扭轉90°而成；圓柱3-6連接在空間上相互垂直且相互間隔的縱向支撐條3-3和橫向支撐條3-4上。

所述管內插入元件5包括長圓棒5-1、X形分割元件5-2，所述X形分割元件5-2是由兩個半橢圓形葉片連接構成。

所述X形分割元件5-2等間距設置在換熱管內的長圓棒5-1上，并且相鄰兩個X形分割元件5-2中的一個水平放置，另一個豎直放置。

相對于現有技術，本發明具有如下優點和有益效果：

利用旋流支撐網架3上設置旋流構件3-2對殼程流體在流經旋流構件3-2時進行加速，同時又產生旋流作用，加大殼體2內流體湍流程度，從而有效提高殼體2（或者殼程）的傳熱膜系數，強化殼體2傳熱。與此同時，殼體2內的管內插入元件5對換熱管4內流體進行分割、引導，使中心流體與換熱管4壁面附近流體進行置換，換熱管4內流體得到較好的混合，傳熱過程得到大大強化，換熱管4內流體溫度分布更加均勻，滿足工藝要求。同時，流動阻力的上升也在可接受的范圍內。

本發明的旋流支撐網架3和管內插入元件5的結構在工藝上制造簡易，加工成本低，減少了設備投資。

附圖說明

圖1為本發明管殼式換熱器的結構示意圖；

圖2為圖1所示管殼式換熱器的左視圖；

圖3為圖1旋流支撐網架結構示意圖；

圖3-1為圖3旋流支撐網架側視結構示意圖；

圖4-1為圖3旋流支撐網架上螺旋扭片的放大結構示意圖；

圖4為圖4-1旋流支撐網架上螺旋扭片的側視結構示意圖；

圖5為圖1所示管內插入元件結構示意圖；

圖6為圖5所示管內插入元件局部放大圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步具體詳細描述。

實施例