[發明專利]一種折流柵支撐凹面換熱管的管殼式換熱器

在審

• 申請號: 201711342335.1
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108007241A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 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;F28F9/22;F28F1/42
• 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

本發明公開了一種折流柵支撐凹面換熱管的管殼式換熱器，包括筒體、管板、拉桿、折流柵和凹面換熱管，采用折流柵取代現有技術中的折流板：折流柵中的折流桿交錯穿插于凹面換熱管之間，每四個折流柵為一個折流柵組，折流柵組內折流桿的走向依次錯開90度，即折流桿從上左下右四個方向依次夾持凹面換熱管，使殼程流體沿軸向流動，減少了流體橫向流動時的誘導振動，使管內外流體呈純逆流流動，提高傳熱溫差，此外，當管外流體流經管外表面半球形凹陷時，可形成多個小漩渦，強化了管外對流換熱，換熱管內表面形成與管外表相對應的半球形凸起，對管內近壁流體產生周期性的擾動，提高了低流速時的對流換熱系數。本發明適用于低流速流體換熱中。

技術領域

本發明屬于傳熱設備領域，具體涉及一種折流柵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折流板，殼程流體呈“S”形流動，由于流體橫過管束流動(錯流)，且換熱管與折流板管孔之間有間隙，因此由漩渦脫離、湍流顫振、流體脈動等引起換熱管和折流板的流體誘導振動，常導致換熱管被折流板磨損甚至磨穿或換熱管和折流板發生振動疲勞而破壞。傳統管殼式換熱器中由于折流擋板的存在，使得殼程流體的流動過程中形成許多“死區”，“死區”內的流體幾乎處于停滯狀態，導致其傳熱面積沒有得到充分利用，從而導致殼程傳熱系數低、易結垢、流體阻力大，此外，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，本發明設計了一種折流柵支撐凹面換熱管的管殼式換熱器，換熱器的殼程結構中采用折流柵取代現有技術中的折流板，所述折流柵組內各折流柵中折流桿的走向依次錯開90度，且折流柵組內四個折流柵分別從上左下右四個方向夾持凹面換熱管，有效減少了因流體反復橫向流過管束時產生的誘導振動；此外，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，并提高了傳熱速率。

本發明解決其技術問題的解決方案是：一種折流柵支撐凹面換熱管的管殼式換熱器，包括筒體、管板、拉桿，所述管板與筒體的兩端固定連接，所述管殼式換熱器還包括設在筒體內的凹面換熱管和折流柵，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，凹面換熱管的軸線平行且兩端固定于管板之間，所述折流柵包括折流圈和折流桿，所述折流圈為垂直于凹面換熱管的圓環且其外徑與筒體內徑相適配，所述折流桿均勻排布在折流圈上并交錯穿插于凹面換熱管之間，所述折流柵的外圓周上均布固定有多根平行于筒體軸向的拉桿，所述拉桿的兩端固定在管板內，每四個折流柵為一個折流柵組，所述折流柵組內各折流柵中折流桿的走向依次錯開90度，且折流柵組內四個折流柵分別從上左下右四個方向依次夾持凹面換熱管，所述凹面換熱管穿過折流桿之間的空隙。

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，所述折流柵之間的間距為50mm-250mm。

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，所述折流圈為棒狀材料構件或板狀材料構件。

作為上述技術方案的進一步改進，所述折流桿的外徑小于相鄰凹面換熱管之間的間隙。