[發明專利]一種雙螺旋折流板換熱器

在審

• 申請號: 201510655166.1
• 申請日: 2015-10-11
• 公開（公告）號: CN105202952A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 黃衛東;李濤;孫全勝;李銳;王元華;郭拂娟;李洪濤;荊瑞靜;楊佩佩;趙建棋;高麗巖;張雅賢
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司
• 主分類號: F28D7/16
• 分類號: F28D7/16;F28F9/24
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

技術領域

本發明涉及一種螺旋折流板換熱器。特別是涉及一種能夠減少流動死區和污垢沉積現象雙螺旋折流板換熱器。

背景技術

換熱器作為一種通用設備，被廣泛應用于化工、石化、醫藥、冶金等領域，它使兩種或多種流體之間進行能量交換。換熱器結構型式多樣，其中管殼式換熱器因為結構簡單、傳熱性能較好、設計加工工藝成熟以及適應性強等特點而廣為應用，其中又以殼程采用弓形折流板支撐結構居多。

傳統的弓形折流板換熱器存在一些缺點：殼程流體曲折流動，流場分布不均勻，折流板背風側易造成流動死區；殼程流動阻力較大，設備能耗較大；對于含有雜質和易結垢的介質，易引起污垢沉積，縮短換熱器使用周期。

工業上廣泛應用的水冷器，水中往往會含有一定雜質，弓形折流板結構使得殼程介質在流動過程中形成死區，導致局部流速較低，從而引起粘泥沉積，易形成垢下腐蝕，影響設備的正常運行。

螺旋折流板水冷器將折流板布置成近似的螺旋面，使換熱器中的殼側流體實現近似螺旋狀流動，不會出現弓形折流板換熱器內的流動死區，減低殼側的壓降，同時可以緩解污垢沉積問題。理想的螺旋折流板為連續的螺旋曲面，但是由于螺旋曲面的加工制造非常困難，而且在曲面折流板上進行管孔加工較難實現，很難與換熱管準確配合。考慮到加工上的方便，故采用一系列的橢圓扇形平板替代螺旋曲面。

從綜合性能上看，用螺旋折流板支撐結構可以克服弓形折流板結構存在的阻力大、死角多、易積垢等缺陷；但現有的各種螺旋折流板換熱器，殼程三角區存在不同程度的漏流，傳熱效果低，且污垢沉積的改善效果不明顯。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種在保證換熱性能的前提下，降低殼程壓降，減緩污垢沉積，保證設備長周期運行的雙螺旋折流板換熱器。

本發明所采用的技術方案是：一種雙螺旋折流板換熱器，包括有兩端固定連接有管板的換熱器殼體，分別通過用于定距的拉桿和定距管、用于固定的中心假管和滑條設置在換熱器殼體內的若干塊平面橢圓扇形折流板，貫穿所述若干塊平面橢圓扇形折流板且兩端分別固定在換熱器殼體兩端的管板上的換熱管，所述的若干塊平面橢圓扇形折流板在所述換熱器殼體內構成將殼程分為兩個螺旋通道能夠減少漏流的雙螺旋結構。

所述的平面橢圓扇形折流板在殼體橫截面的投影為1/4圓。

所述的雙螺旋結構是由兩條單螺旋結構排布構成，其中，每一條單螺旋結構是由若干塊平面橢圓扇形折流板在所述換熱器殼體內以換熱器殼體的中心線為軸線，按設定的螺旋角傾斜布置構成，且前后相鄰的兩塊平面橢圓扇形折流板之間具有設定的搭接量，所述兩條單螺旋結構排布所形成的兩條螺旋線在空間位置的相位差為180°。

所述的螺旋角是指所述平面橢圓扇形折流板的法線與換熱器殼體的中心軸線所成的夾角為15°-18°。

所述的搭接量是指前后相鄰的兩塊平面橢圓扇形折流板之間相重疊的面積為一個平面橢圓扇形折流板面積的20％。

本發明的一種雙螺旋折流板換熱器，具有如下優點：

1、與單螺旋折流板相比，改善三角區的漏流現象，提高傳熱效果。由于單螺旋折流板幾何結構原因，流體在折流板的導流作用下，形成近似的螺旋流動，但部分流體不沿主流的運動方向，而是從中心三角區和外緣搭接區直接進入下一流道。本發明中，雙螺旋折流板結構可以使中心三角區和外緣搭接區的漏流在進入下一流道后，受到另一組螺旋折流板的導流作用，從而使其隨主流呈螺旋流動，從而明顯改善水冷器的傳熱效果。

2、與弓形折流板型式相比，改善折流板背風側的流動狀態，減少流動死區和污垢沉積現象。本發明的雙螺旋折流板結構可增強殼程流速，提高流體的湍流程度，使殼程流場分布更加合理；加速流體間的混合，基本消除折流板背風側的流動死區，緩解污垢沉積。尤其適用于循環水冷卻器，該類型的水冷器中，水中常含有一定雜質，弓形折流板結構易導致局部流速較低，從而引起粘泥沉積，而該雙螺旋折流板結構，在降低殼程壓降的同時，可減緩污垢沉積，保證設備長周期運行。

附圖說明

圖1是本發明一種雙螺旋折流板換熱器的內部結構示意圖；

圖2是數值模擬弓形折流板水冷器殼程冷卻水中固體顆粒濃度的分布效果圖；

圖3是數值模擬雙螺旋折流板換熱器殼程冷卻水中固體顆粒濃度的分布效果圖。

圖中

1：管板2：換熱器殼體

3：平面橢圓扇形折流板4：換熱管

5：拉桿和定距管6：中心假管

7：滑條

具體實施方式