[發明專利]一種整圓形孔板支撐凹面換熱管的管殼式換熱器

在審

• 申請號: 201711341241.2
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108088285A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 黃德斌
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: F28D7/16
• 分類號: F28D7/16;F28F1/02;F28F21/06;F28F21/08
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 謝泳祥

本發明公開了一種整圓形孔板支撐凹面換熱管的管殼式換熱器，包括筒體、管板、整圓形孔板和凹面換熱管，所述凹面換熱管為外表面沿圓周分布有多個半球形凹陷的換熱管，凹面換熱管外表面上半球形凹陷的設計，當管外流體流過半球形凹陷時，可形成多個小漩渦，強化了管外對流換熱，在管內表面形成與管外表凹面相對應的半球形凸起，管內表面的半球形凸起對管內近壁流體產生周期性的擾動，破壞流體的流動邊界層和傳熱邊界層，在雷諾數較小的情況下，也可以形成湍流，提高了低流速時的對流換熱系數。同時在相同的流通截面積下，傳熱面積增大，提高了傳熱速率。本發明適用于低流速流體換熱，可應用于工業換熱設備中，具有廣泛的市場應用前景。

技術領域

本發明屬于傳熱設備領域，具體涉及一種整圓形孔板支撐凹面換熱管的管殼式換熱器。

背景技術

傳統的管殼式換熱器結構主要由殼體、換熱管、管束支撐物、兩端管板、兩端封頭、殼程及管程進出口接管共同連接構成，換熱管為表面光滑的圓管，管間的支撐物通常為弓形折流板，殼程流體呈“S”形流動，容易產生流動死角，傳熱面積無法被充分利用，因而殼程傳熱系數低、易結垢、流體阻力大。對比文件1公布了方形管孔整圓形支撐板取代弓形折流板的管殼式換熱器，申請號為2017214306435，該專利設計了方形管孔整圓形孔板取代傳統弓形折流板的管殼式換熱器，能使得殼程流體不再按傳統的“S”形路線而是沿軸向流動，消除殼程流體流動死區，避免流體橫向沖刷管束而產生誘導振動，而且可以使得換熱器管內外流體呈純逆流流動，增大了傳熱溫差，在一定程度上提高了傳熱效率，但，由于現有技術中的換熱管為表面光滑的圓管，管內外流體對流傳熱系數低。

發明內容

為了克服現有技術中的不足，本發明設計了一種整圓形孔板支撐凹面換熱管的管殼式換熱器，所述凹面換熱管的外表面圓周上半球形凹陷的設計，當管外流體流過半球形凹陷時，可形成多個小漩渦，強化了管外對流換熱，在管內表面可形成與管外表凹陷相對應的半球形凸起，管內表面的半球形凸起對管內近壁流體產生周期性的擾動，破壞流體的流動邊界層和傳熱邊界層，在雷諾數較小的情況下，也可以形成湍流，提高了低流速時的管內對流換熱系數。同時在相同的流通截面積下，傳熱面積增大，并提高了傳熱速率。

本發明解決其技術問題的解決方案是：一種整圓形孔板支撐凹面換熱管的管殼式換熱器，包括筒體、管板、整圓形孔板，所述管板與筒體的兩端固定連接，筒體內設整圓形孔板，所述整圓形孔板的尺寸與筒體內徑相適配，所述整圓形孔板內設多個方形管孔，所述管殼式換熱器還包括設在筒體內的凹面換熱管，所述凹面換熱管為外表面沿圓周分布有多個半球形凹陷的換熱管，所述凹面換熱管的內表面具有與外表面相對應的半球形凸起，所述凹面換熱管的軸線平行，且兩端固定于管板之間，所述整圓形孔板垂直于凹面換熱管，所述方形管孔的邊長與凹面換熱管的外徑相等，且凹面換熱管穿過方形管孔，方形管孔的四個角與凹面換熱管外壁之間有間隙，方形管孔與凹面換熱管的接觸點位于管外表面半球形凹陷的圓周上。

作為上述技術方案的進一步改進，所述凹面換熱管由金屬材料圓管通過擠壓成形。

作為上述技術方案的進一步改進，所述管內表面半球形凸起等間距分布。

作為上述技術方案的進一步改進，所述管內表面半球形凸起的直徑為凹面換熱管外徑的0.2～0.4倍。

作為上述技術方案的進一步改進，所述方形管孔等間距分布。

作為上述技術方案的進一步改進，所述整圓形孔板為塑性材料構件或鋼性材料構件。