[發明專利]一種新型變截面式扭曲管換熱器

在審

• 申請號: 201610163563.1
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN105605951A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: 王定標;許陽陽;廉鼎元;韓勇;張歡;黃雪明
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: F28D7/08
• 分類號: F28D7/08;F28F1/04;F28F9/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種新型變截面式扭曲管換熱器，屬于強化換熱技術領域。

背景技術

換熱器在國民經濟的各行各業有著廣泛的應用，是能源、石油、化工、冶金、動力、輕工業、食品乃至航空航天行業中最常見的設備之一，它是開發二次能源，實現熱回收節約能源耗散的重要設備；目前，管殼式換熱器由于其流量大、壓降損失小以及操作壓力高而被廣泛應用；工程應用中的管殼式換熱器的換熱管都使用光管，工作流體在光管內的湍流效果差，造成換熱效果不明顯，換熱效率不高的缺點；管殼式換熱器一般運行周期較長，流體內雜質等污垢沉積，容易堵塞，影響設備的效率，尤其是大型的管殼式換熱器，換熱管堵塞時，管束清洗困難，這不但影響換熱效果，而且影響整個工藝流程的運行。

發明內容

針對以上所述問題，本發明提供了一種新型變截面式扭曲管換熱器，其優點在于，工作介質在管內流動換熱時湍流程度高、換熱系數高、不易結垢，其零部件與普通管殼式換熱器之間存在良好的通用性。

本發明涉及的一種新型變截面式扭曲管換熱器主要由管程部分和殼程部分組成；管程部分主要由管程進口部分、管程換熱部分、以及管程出口部分組成，其中，管程進口部分由管程進口[1]、進口管箱[2]、進口管箱法蘭[3]、進口管箱法蘭墊片[14]和進口管板[4]組成，管程換熱部分由變截面式扭曲換熱管束[13]組成，管程出口部分主要由管程出口[9]、出口管箱[10]、出口管箱法蘭[8]、出口管箱法蘭墊片[11]和出口管板[7]組成；殼程部分主要由殼程進口[12]、殼程出口[5]和筒體[6]組成。

本發明涉及的新型變截面式扭曲換熱管束[13]是由新型變截面式扭曲管組成，該新型變截面式扭曲管是由換熱管進口[15]、進口直管段[17]、扭曲管進口[16]、變截面扭曲段[18]、扭曲管出口[19]、出口直管段[20]和換熱管出口[21]組成；新型變截面式扭曲管中，流體隨著管壁形狀的周期性變化產生了周期性螺旋流動，形成了相切于管壁的二次流，這種現象增加了流體的湍流效應，對流體壁面邊界層和污垢層產生很強的破壞作用，使換熱系數提高；并且該新型變截面式扭曲管換熱器的其他零部件仍為普通管殼式換熱器中的結構形式，有很強的通用性，有較好的發展前景和廣泛的實際應用價值。

附圖說明

圖1發明一種新型變截面式扭曲管換熱器的結構示意圖；

圖2新型變截面式扭曲管示意圖；

圖3新型變截面式扭曲管直管段及扭曲管段進出口示意圖；

圖中：1-管程進口，2-進口管箱，3-進口管箱法蘭，4-進口管板，5-殼程出口，6-筒體，7-出口管板，8-出口管箱法蘭，9-管程出口，10-出口管箱，11-出口管箱法蘭墊片，12-殼程進口，13-變截面式扭曲換熱管束，14-進口管箱法蘭墊片，15-換熱管進口，16-扭曲管進口，17-進口直管段，18-變截面扭曲段，19-扭曲管出口，20-出口直管段，22-換熱管出口。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。

本發明的實施方式如下：變截面式扭曲管換熱器主要由管程和殼程組成，管程流動的流體稱為管程流體，殼程流動的流體稱為殼程流體。

管程流體的流動過程如下：管程流體由管程進口[1]進入管程進口部分的進口管箱[2]，由于進口管箱法蘭[3]、進口管箱法蘭墊片[14]的密封作用，管程流體不會滲漏；然后，管程流體經過進口管板[4]的分流進入管程換熱部分的變截面式扭曲換熱管束[13]的各個換熱管道，與殼程的殼程流體進行換熱；隨后，各個換熱管中經過換熱的管程流體經過出口管板[7]的匯集作用，進入管程出口部分的出口管箱[10]，由管程出口[9]流出變截面式扭曲管換熱器，由于出口管箱法蘭[8]、出口管箱法蘭墊片[11]的密封作用，經過換熱的管程流體不會滲漏。

殼程流體的流動過程如下：殼程流體由殼程進口[12]進入筒體[6]內與管程的管程流體進行換熱；隨后，經過換熱的殼程流體由殼程出口[5]流出變截面式扭曲管換熱器。

新型變截面式扭曲換熱管束[13]是由新型變截面式扭曲管組成，該新型變截面式扭曲管是由換熱管進口[15]、進口直管段[17]、扭曲管進口[16]、變截面扭曲段[18]、扭曲管出口[19]、出口直管段[20]和換熱管出口[21]組成；新型變截面式扭曲管中，流體隨著管壁形狀的周期性變化產生了周期性螺旋流動，形成了相切于管壁的二次流，這種現象增加了流體的湍流效應，對流體壁面邊界層和污垢層產生很強的破壞作用，使換熱系數提高；并且該新型變截面式扭曲管換熱器的其他零部件仍為普通管殼式換熱器中的結構形式，有很強的通用性，有較好的發展前景和廣泛的實際應用價值。