[發明專利]一種汽液兩相流的換熱管內分隔裝置的設計方法

有效

• 申請號: 202010268216.1
• 申請日: 2018-07-20
• 公開（公告）號: CN111412764B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 張冠敏;邱燕;王效嘉;林濤;靳印涵;王志梁;王凱;李咸安;魏姍姍;江程;李言偉;張國慶;焦敏;許吉凱;張海靜;魏曉蔚;張毅
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F28D1/053
• 分類號: F28D1/053;F28F1/12;F28F13/02
• 代理公司: 青島仟航知識產權代理事務所(普通合伙) 37289
• 代理人: 紀尚旭

本發明提供了一種汽液兩相流的換熱管內分隔裝置的設計方法，換熱管內設置多個提升裝置，從換熱管的入口到換熱管的出口，設距離換熱管入口的距離為H，相鄰分隔裝置之間的間距為S，S=F₁(H)，即S是以高度H為變量的函數，S’是S的一次導數，滿足如下要求：S’0。本發明通過上述的設計方法，既可以最大程度上減少震動和噪音，同時可以提高換熱效果。

本申請是針對2018年7月20日、申請號2018108061887、發明名稱“一種翅片高度變化的管殼式換熱器”的分案申請。

技術領域

本發明涉及換熱器，尤其是涉及一種管殼式換熱器。

背景技術

汽液兩相流換熱廣泛地存在于各種換熱裝置中，汽液兩相流在換熱過程中因為汽相的存在，會導致換熱效率低，惡化換熱，流體流動過程不穩定，而且會導致水錘現象的發生。當兩相工質的汽液相沒有均勻混合且不連續流動時，大尺寸的液團會高速地占據氣團空間，導致兩相流動不穩定，從而劇烈地沖擊設備與管道，產生強烈震動和噪聲，嚴重地威脅設備運行安全。

本發明人在前面申請中也設計了多種解決上述問題的換熱器裝置，例如多管式，但是此種裝置在運行中發現，因為管子之間是緊密結合在一起，因此三根管子之間形成的空間A相對較小，因為空間A是三根管子的凸弧形成，因此空間A的大部分區域狹窄，會造成流體難于進入通過，造成流體短路，從而影響了流體的換熱，無法起到很好的穩流作用。同時因為上述結構的多根管子組合在一起，制造困難。再例如2017102671998結構，雖然該結構解決了流體短路現象，但是卻存在流通面積大大縮小的問題，導致流動阻力的增加。再例如2017103224953的環形分隔裝置，環形結構中分隔裝置采用環形結構，導致整體上分隔裝置環空在周向上分隔不均勻，而且因為存在環形結構，使得環空的四個夾角的位置出現了小于90度的銳角，這會導致在小于90度的銳角部分存在流體流動短路的問題。

正常的換熱器設計中，換熱管外部翅片高度基本相同，沒有考慮具體換熱情況變化導致的翅片的變化。

針對上述問題，本發明在前面發明的基礎上進行了改進，提供了一種新的產生蒸汽的換熱器，從而解決換熱管換熱的情況下的存在的穩流不均勻的換熱問題。使得汽體和液體充分進行混合，提高了換熱效果。

發明內容

本發明提供了一種新的換熱管換熱器，從而解決前面出現的技術問題。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種產生蒸汽的管殼式換熱器，所述換熱器包括上下集管以及設置在上下集管之間的換熱管；所述換熱器包括進口管和出口管，所述進口管設置在下集管上，出口管設置在上集管上，所述換熱器包括熱源進口和熱源出口，熱源從熱源進口進入，與換熱管內的流體進行換熱，然后從熱源出口流出，換熱管內的流體加熱成蒸汽，從出口管流出，在換熱管的管壁的外部設置翅片，所述翅片設置在橫向上，所述翅片為直板狀，翅片的平面方向沿著熱源的流動方向，沿著換熱管內流體的流動方向，翅片高度不斷的增加。

作為優選，沿著換熱管內流體的流動方向，翅片高度增加的幅度越來越大。

一種產生蒸汽的管殼式換熱器，所述換熱器包括上下集管以及設置在上下集管之間的換熱管；所述換熱器包括進口管和出口管，所述進口管設置在下集管上，出口管設置在上集管上，所述換熱器包括熱源進口和熱源出口，熱源從熱源進口進入，與換熱管內的流體進行換熱，然后從熱源出口流出，換熱管內的流體加熱成蒸汽，從出口管流出，所述換熱管內設置分隔裝置，所述分隔裝置是片狀結構，所述片狀結構在換熱管的橫截面上設置；所述分隔裝置為正方形通孔和正八邊形通孔組成，所述正方形通孔的邊長等于正八邊形通孔的邊長，所述正方形通孔的四個邊分別是四個不同的正八邊形通孔的邊，正八邊形通孔的四個互相間隔的邊分別是四個不同的正方形通孔的邊。

作為優選，換熱管是正方形管。