[實用新型]正弦波蛇形管換熱器

有效

• 申請號: 201320574683.2
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN204027386U
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 吳金星;李俊超;賀敏;李國立;劉雙喜;劉青鋒;田新穩
• 申請（專利權）人: 鄭州大學;河南力威熱能設備制造有限公司
• 主分類號: F28D7/08
• 分類號: F28D7/08;F28F1/00;F28F9/013;F28F9/24
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技術領域

本實用新型涉及一種管殼式換熱器，尤其涉及一種換熱管采用正弦波蛇形管的管殼式換熱器。?

背景技術

換熱器在工業生產過程中是保證系統正常運行、回收余熱和節約能源的關鍵設備，并且在金屬消耗、動力消耗和投資方面在整個工程中占有較大份額。換熱器的合理設計和良好運行對工業生產節約資金、能源和空間都十分重要，提高換熱器傳熱性能并減小其體積，在能源日趨短缺的今天更具有顯著的經濟效益和社會效益。?

管殼式換熱器以其高度的可靠性和廣泛的適用性、選材廣、成本低等優點，在化工、石油、輕工、食品、能源和動力等行業部門廣泛應用。傳統的管殼式換熱器采用光滑圓管和單弓型折流板支撐結構，換熱器的總換熱效率較低、流動阻力較大。因此，管殼式換熱器的結構和性能有待進一步完善和提高，特別是其核心元件換熱管的綜合性能，直接影響到換熱器的總換熱效率，因而換熱管的強化換熱一直是研究開發的重點。目前已開發出多種型式的強化換熱管，如波紋管（波節管）、縮放管、橫紋管、螺旋槽管、螺旋扁管、扭曲管等，專利文獻（公開號：CN2314327Y）所述連續正弦波管式換熱器中，正弦波管的總體結構與上述波紋管相似，屬于變截面管，其軸線仍然為直線，只是沿軸線方向管橫截面同時增大或縮小。這些強化管在一定工況下都取得了良好的強化換熱效果，但同時都不可避免地使管內流體的流阻增大，并且這些強化管的加工比較復雜，成本較高。因此，開發一種結構更加簡單、綜合性能更優的換熱管勢在必行。?

發明內容

本實用新型的目的是克服傳統管殼式換熱器的技術缺陷，提供一種結構簡單、強化換熱效率高、流體流動阻力小，且具有防垢功能的正弦波蛇形管換熱器。?

一種正弦波蛇形管換熱器，其特征在于，正弦波蛇形管換熱器包括筒體、正弦波蛇形管、折流桿、管板、管箱、進口接管和出口接管，所述正弦波蛇形管的波形變化位于水平方向，所述正弦波蛇形管管束采用折流桿進行支撐和定位。

本實用新型采用如下技術方案：針對傳統管殼式換熱器，在平直光滑圓管的基礎上，將換熱管按照正弦波的變化規律加工成蛇形管，正弦波的一個周期長度根據實際工況流體的流量而定，流體流量小時周期較短，反之周期較長，蛇形管的波形呈水平布置，同時配以折流桿來支撐換熱管束，與筒體、管板、管箱和進出口接管等共同構成一種正弦波蛇形管管殼式換熱器，正弦波蛇形管是該換熱器的核心構件。?

本實用新型采用上述技術方案后，與現有技術相比具有以下有益效果：一是管內流體在管壁形狀的引導下做正弦曲線流動，流體在管內不斷改變流向，可顯著提高流體的湍流度，并強烈沖刷管內壁面突出部位，可有效減薄該部位的流體邊界層，減小傳熱熱阻，從而達到強化傳熱的效果，沖刷壁面還具有防垢作用；二是換熱管束采用折流桿支撐，折流桿本身對殼程流體具有擾流作用，同時正弦波蛇形管的外形變化對流體也有擾動作用，迫使管外流體在垂直管軸向發生波動，有利于增大管外流體的湍流度，提高殼程流體的對流換熱系數，流體沖刷管外壁突出部位具有防垢功能；三是該正弦波蛇形管結構簡單、加工方便，且具有膨脹節的功能，當殼程流體溫度較高而導致筒體熱脹量較大時，蛇形管可以自由伸長，從而起到削弱溫差應力的作用；四是該管殼式換熱器用折流桿對管束進行支撐和定位，具有良好的防振和抗振能力，避免了流動和傳熱死區，殼程流體整體呈縱向流動，殼程流體流動阻力顯著減小。?

附圖說明

圖1是正弦波蛇形管換熱器的結構示意圖。?

附圖標記，1-筒體；2-正弦波蛇形管；3-折流桿支撐；4-管板；5-管箱；6-進口接管；7-出口接管。?

具體實施方式

正弦波蛇形管換熱器由筒體、正弦波蛇形管、折流桿支撐、管板、管箱、進口接管、出口接管等零部件組成，其中正弦波蛇形管是該換熱器的核心構件；首先按照實際工藝設計要求和正弦波的變化規律加工出一套模具，然后在此模具上把平直光滑圓管壓制成蛇形管，換熱管的兩端仍保留一段直管段，以便與兩端管板聯結；接著用折流桿支撐蛇形管而構成換熱管束，蛇形管的波形保持水平布置，管束一端與管板聯結后裝入筒體，再安裝另一端管板，兩端管板與筒體采用焊接，兩端管板外再分別與進出口管箱用螺栓聯結，管程和殼程配以進出口接管等，即構成一種正弦波蛇形管換熱器。?