專利名稱：螺旋導(dǎo)流板換熱器管束的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在石油化工，熱能交換等工業(yè)領(lǐng)域中使用的管殼式換熱器 管束，特別涉及螺旋導(dǎo)流板換熱器管束。
背景技術(shù)：
管殼式換熱器管束是在石油化工熱能交換等工業(yè)領(lǐng)域廣泛使用的設(shè)備，在
生產(chǎn)制造中已有國標(biāo)GB151-1999《管殼式換熱器》，對換熱器管束中弓型折流 板的設(shè)計與制造都有明確規(guī)定，在支承管束的穩(wěn)定，保證殼程介質(zhì)與管程介質(zhì) 的充分換熱，計算殼程介質(zhì)的流動阻力也有明確的計算公式。隨著技術(shù)領(lǐng)域的 改進(jìn)與創(chuàng)新，弓型折流板存在如下問題.-
(1) 弓型折流板使殼程流體改變流動方向，生產(chǎn)流動阻力。
(2) 弓型折流板與殼體內(nèi)接觸面有90。直角，殼程流動介質(zhì)產(chǎn)生邊界層， 部分流動介質(zhì)停滯不換熱。
(3) 弓型折流板有1/4面積無支承換熱管，使管束有失穩(wěn)現(xiàn)象，特別對高 效強(qiáng)化傳熱的薄壁換熱管，更易產(chǎn)生振動，使換熱管疲勞損壞。
為此，螺旋折流板換熱器的設(shè)想產(chǎn)生了，在設(shè)計和制造螺旋折流板換熱器 過程中出現(xiàn)如下問題
(1) 無連續(xù)折流板，殼程介質(zhì)在流動過程中，工藝控制要穩(wěn)定，殼程介質(zhì) 流速變化，會產(chǎn)生漏流情況，達(dá)不到換熱工藝要求。
(2) 連續(xù)折流板可以解決漏流問題，但在每塊螺旋連續(xù)板上的螺旋升角是 不一樣的。圓心處螺旋升角是90。，產(chǎn)品加工無法實現(xiàn)，加安芯管，芯管邊緣的 螺旋升角也很大，加工管孔難實現(xiàn)，芯管直徑過大影響管束的有效換熱面積。
(3) 螺旋折流板單獨加工很難保證管板與螺旋折流板的管孔同心度。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述不足之處，本發(fā)明的目的是提供一種螺旋導(dǎo)流板換熱器管束， 它能使殼程介質(zhì)保持著按工藝設(shè)計的流動狀態(tài)，并且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊，加工方便，提高管束橫截面的換熱面積，降低流動阻力，便于拆裝清洗。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是-
提供一個螺旋導(dǎo)流板換熱器管束，其結(jié)構(gòu)是由兩塊管板，在其中間放一個 中芯柱管，由多片螺旋板圍盤在中芯柱管上，中芯柱一端切割多邊槽口與一塊 管板對中焊接，另一端距管板有中芯柱半徑之距離，每片螺旋板內(nèi)孔徑與中芯 柱外徑相同，外徑與殼體相同。螺旋板的連續(xù)盤接采取光滑過渡無縫隙對接，
當(dāng)換熱器殼體直徑大于500mm，殼程介質(zhì)流量大，螺距也大，中芯柱處的螺旋 升角也大，為了保證螺旋升角不大于14。，把螺旋導(dǎo)流板分為內(nèi)外兩層，外螺旋 導(dǎo)流板的螺距是內(nèi)螺旋導(dǎo)流板螺距的整數(shù)倍，螺旋導(dǎo)流板與兩塊管板穿裝換熱 管，螺旋導(dǎo)流板的邊緣處用若千定距桿限位，使之成為螺旋導(dǎo)流板換熱器管束。 所述的管板按GB151-1999《管殼式傳熱器》規(guī)定的管板一致，從外形設(shè)計 到強(qiáng)度計算都己有明確的規(guī)定，只需要在管板鉆孔前將螺旋導(dǎo)流板按管束的安 裝順序羅疊在兩塊管板中間，第一塊螺旋導(dǎo)流板和最后一塊螺旋導(dǎo)流板與管板 的空隙用模板緊固，并標(biāo)識；而后再用合適的長桿鉆頭鉆孔，保證管束的同心 度。
所述的中芯柱是為了有效實現(xiàn)螺旋導(dǎo)流板的成形和定心，中芯柱直徑采用 0219mm管即可，中芯柱內(nèi)穿滿強(qiáng)化傳熱不銹鋼波節(jié)換熱管，波節(jié)換熱管之間 的管間距與波峰相同，管板上的管孔與波節(jié)換熱管的波谷相同，管橋大于5mm， 中芯柱一端切割多邊槽口焊接在管板上，另一端距管板有中芯柱半徑之距離， 強(qiáng)化傳熱不銹鋼波節(jié)換熱管，材料選用316L或304，即00Crl7Nil4Mo2或 OCrl8Ni9，在中芯柱內(nèi)即能有很好的傳熱效果又能經(jīng)久耐用。
所述的螺旋導(dǎo)流板能起到使管程介質(zhì)順勢而流的作用，螺旋導(dǎo)流板根據(jù)殼 程流量確定換熱器的換熱面積和殼體直徑，流量大直徑大，螺旋板的距離相應(yīng) 就大，螺旋導(dǎo)流板的螺旋升角隨著距中心距離越小就越大，加工管孔時難度大， 因而換熱器殼體直徑大于500mm時，采用雙層螺旋導(dǎo)流板。內(nèi)層螺距是外層螺 距的l/n，螺旋升角控制在14。之內(nèi)，可以順暢實現(xiàn)加工管孔。
所述的定距桿與GB151-1999《管殼式換熱器》規(guī)定的定距桿一致，數(shù)量多少根據(jù)換熱器殼體的直徑大小而定，盡量布置在螺旋導(dǎo)流板的邊緣。
本發(fā)明對螺旋導(dǎo)流板進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)在控制螺旋曲面最少的螺旋升角不能 大于14°，螺旋導(dǎo)流板的管孔與管板配鉆，保證同心度，根據(jù)換熱器殼體直徑的
大小來設(shè)計螺旋導(dǎo)流板的升角與層數(shù)，保證外層與內(nèi)層在每個外層螺距360°處 平齊，使殼程介質(zhì)無漏流。根據(jù)殼體介質(zhì)工藝流量設(shè)計計算每點殼體介質(zhì)的線 速度，制定螺旋導(dǎo)流板的層數(shù)，保證殼體介質(zhì)流速穩(wěn)定，減少振動。
本發(fā)明對中芯柱進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)在中芯柱不僅起到定心作用而且還起到增 加換熱面積的作用，并且采用強(qiáng)化傳熱高效不銹鋼波節(jié)換熱管能提高整體換熱
器的換熱能力。中芯柱的直徑由以下技術(shù)條件所定首先是螺旋導(dǎo)流板的螺旋 升角，螺旋導(dǎo)流板內(nèi)徑尺寸在下料時滿足螺旋升角小于14。；其次是換熱器管束 整體的穩(wěn)定性和強(qiáng)度；接著是中芯柱內(nèi)徑的換熱面積；最后是殼體介質(zhì)流入中 芯柱內(nèi)進(jìn)行換熱的流道。中芯柱兩端的殼體介質(zhì)通道根據(jù)工藝流量而定。
本發(fā)明對螺旋導(dǎo)流板的旋向是根據(jù)殼體內(nèi)流體進(jìn)出口方位而定，左旋右旋 均可，各層螺旋方向必須一致，每片的外型尺寸必須一樣。
本發(fā)明的有益效果是
(1) 傳統(tǒng)的螺旋折流板改進(jìn)成螺旋導(dǎo)流板流體阻力減小，殼程介質(zhì)的沉積 物不能沉留在換熱器殼體內(nèi)，保持換熱器原始的換熱功能。
(2) 中芯柱內(nèi)加上強(qiáng)化換熱不銹鋼波節(jié)管，耐腐蝕，換熱能力強(qiáng)，保證殼
體內(nèi)的有效換熱面積，使換熱器結(jié)構(gòu)更加緊湊。
(3) 控制螺旋導(dǎo)流板的螺旋升角，螺旋導(dǎo)流板上的管孔加工能夠?qū)崿F(xiàn)，加 工制造成本低。
綜上所述可有效地實現(xiàn)本發(fā)明的任務(wù)。


圖1為本發(fā)明浮頭式螺旋導(dǎo)流板換熱器管束示意圖。 圖2為本發(fā)明固定管板式螺旋導(dǎo)流板換熱器管束示意圖。 圖3為本發(fā)明螺旋導(dǎo)流板換熱器管束中芯柱示意圖。 圖4為本發(fā)明內(nèi)外層螺旋導(dǎo)流板示意圖。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實施例方式
參照圖1所示，螺旋導(dǎo)流板換熱器管束使用在浮頭式換熱器上，螺旋導(dǎo)流
板換熱器管束由兩塊管板(8) (9) —個中芯柱(1)數(shù)件內(nèi)螺旋導(dǎo)流板(2)和 外螺旋導(dǎo)流板(3)構(gòu)成，中芯柱(1) 一端在距小管板(8)留有1/2中芯柱直 徑間距為殼程介質(zhì)通道，另一端切割多邊槽口焊接在大管板(9)中心處，切割 的多邊槽口面積與另一端留有的殼程介質(zhì)通道面積相等，加工小管板(8)和大 管板(9)的管孔，同已熱壓成形的內(nèi)外螺旋導(dǎo)流板(2) (3)多塊羅疊在一起， 小管板(8)在下，大管板(9)在上，中間夾壓著換熱器所用的數(shù)塊內(nèi)外螺旋 導(dǎo)流板(2) (3)，調(diào)準(zhǔn)螺旋導(dǎo)流板的螺旋升角，用模塊、墊鐵將上下兩個螺旋 升角處的空間墊平，而后用壓板將上下管板(8) (9)壓緊在鉆床工作臺上，標(biāo) 識后用長桿鉆頭鉆孔，保證同心度和垂直度。大管板(9)同中芯柱(1)切割 多邊槽口處焊接，而后將不銹鋼波節(jié)換熱管(7)穿裝在中芯柱(1)內(nèi)，不銹 鋼波節(jié)換熱管(7)兩端穿引兩個管板的管孔中，調(diào)整各處控制尺寸，螺旋導(dǎo)流 板換熱器管束芯子即成形，再根據(jù)設(shè)計好的螺旋片數(shù)和螺距，按著鉆孔時標(biāo)識 的順序，進(jìn)行裝配，先安裝內(nèi)螺旋導(dǎo)流板(2)接著安裝外螺旋導(dǎo)流板(3)用 定距桿(5)調(diào)整固定螺距用電焊將其內(nèi)外螺旋導(dǎo)流板(2) (3)同中芯柱(1) 相互焊接在一起，穿引換熱管(6)進(jìn)行脹接管頭和環(huán)口焊。
參照圖l所示，大封頭(11)、小封頭(12)、殼體(13)、管箱(14)是管 殼浮頭式換熱器的常規(guī)零部件。
殼程介質(zhì)入口 (21)、殼程介質(zhì)出口 (22)、管程介質(zhì)入口 (23)、管程介質(zhì) 出口 (24)是管殼浮頭式換熱器必備的工藝介質(zhì)流通孔。
參照圖3所示，是本發(fā)明的特征，中芯柱(1)有殼程介質(zhì)入口 (31)和殼 程介質(zhì)出口 (32)，中芯柱(1)內(nèi)排滿不銹鋼波節(jié)換熱管(7)使管板的開孔面 積最大化，中芯柱殼程介質(zhì)入口 (31)和出口 (32)采用一端與管板留有通道 間隙，另一端切割成多邊槽口，在布置中芯柱(1)內(nèi)的不銹鋼波節(jié)換熱管(7) 要緊湊，管間距等于波峰直徑，管板上的管孔直徑等于波谷直徑，使殼程介質(zhì)在中芯柱內(nèi)流動，充分與換熱管壁接觸，保證換熱能力。
參照圖4所示，螺旋導(dǎo)流板換熱器管束的換熱面積是由裝置中工藝計算所 決定的，外螺旋導(dǎo)流板直徑D、殼體長度L、中芯柱直徑O、內(nèi)螺旋導(dǎo)流板外徑 d、螺距e是經(jīng)過設(shè)計計算而定，在設(shè)計螺旋導(dǎo)流板換熱器管束中首要參數(shù)是內(nèi) 螺旋導(dǎo)流板(2)的螺旋升角不能大于14°，目的是為了便于加工螺旋導(dǎo)流板上 的管孔。隨著螺旋導(dǎo)流板直徑的增大，螺旋升角逐漸變小，在滿足殼體介質(zhì)流 速的前提下，控制外螺旋導(dǎo)流板的螺距e使內(nèi)螺旋導(dǎo)流板的螺旋升角減小，為 了提高殼體流速的前提下，可增大外螺旋導(dǎo)流板(3)的螺距e，使內(nèi)螺旋導(dǎo)流 板的螺旋升角增大，為了保證內(nèi)螺旋導(dǎo)流板的螺旋升角不大于14°,可將內(nèi)螺旋
導(dǎo)流板(2)的螺距變小為丄e，螺旋導(dǎo)流板一般可分為內(nèi)外兩層，計算、加工、
n
制造都能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化。
參照圖2所示，螺旋導(dǎo)流板換熱器管束使用在固定管板式換熱器上。螺旋 導(dǎo)流板換熱器管束由兩塊大小相等的管板(8) (9)， 一個中芯柱(1)數(shù)件內(nèi)螺 旋導(dǎo)流板(2)和數(shù)件外螺旋導(dǎo)流板(3)，定距桿(5)，換熱管(6)不銹鋼波 節(jié)換熱管(7)組成，在未穿進(jìn)殼體(10)之前將中芯柱(1)與右管板(9)對 中焊接，中芯柱(1)內(nèi)穿滿不銹鋼波節(jié)換熱管(7)在中芯柱外安裝內(nèi)螺旋導(dǎo) 流板(2)和外螺旋導(dǎo)流板(3)，用定距桿(5)調(diào)整各部尺寸將內(nèi)外螺旋導(dǎo)流 板與中芯柱焊接成為一體。從殼體的右側(cè)穿入，用部分換熱管(6)做引管，安 裝殼體的左管板(8)，并調(diào)整左管板與內(nèi)外螺旋導(dǎo)流板及右管板每個管孔都同 心。再把左管板(8)和右管板(9)焊在殼體上，然后穿裝所有換熱管(6)， 進(jìn)行脹管頭和環(huán)口焊。固定管板式換熱器安裝螺旋導(dǎo)流板管束其外形結(jié)構(gòu)與 GB151-1999《管殼式換熱器》 一樣。整體結(jié)構(gòu)由小管箱(11)、大管箱(13)、 殼體(10)、殼程介質(zhì)入口 (21)、殼程介質(zhì)出口 (22)、管程介質(zhì)入口 (23)、 管程介質(zhì)出口 (24)構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種螺旋導(dǎo)流板換熱器管束，包括在一個殼體(10)內(nèi)，有一個中芯柱(1)圍盤著螺旋導(dǎo)流板(2)(3)，中芯柱(1)兩端各放置一塊管板(8)(9)，中芯柱(1)內(nèi)穿滿不銹鋼波節(jié)換熱管(7)，中芯柱(1)外與殼體(10)內(nèi)的空間盤旋螺旋導(dǎo)流板(2)(3)，兩端管板(8)(9)上的管孔與螺旋導(dǎo)流板(2)(3)上的管孔同心，穿裝換熱管，其特征在于，中芯柱(1)內(nèi)穿滿不銹鋼波節(jié)換熱管(7)，波節(jié)換熱管(7)之間的管間距與波節(jié)換熱管(7)的波峰相同，管板(8)(9)上的管孔直徑與波節(jié)換熱管(7)的波谷相同，中芯柱(1)一端切割多邊槽口焊接在管板(9)上，另一端距管板(8)有間距。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋導(dǎo)流板換熱器管束，其特征在于螺旋導(dǎo)流板(2) (3)可分內(nèi)螺旋導(dǎo)流板(2)和外螺旋導(dǎo)流板(3)，內(nèi)螺旋導(dǎo)流板(2)圍 盤焊接在中芯柱(1)外表面上，螺旋升角不大于14。，外螺旋導(dǎo)流板(3)圍盤 焊接在內(nèi)螺旋導(dǎo)流板(2)外圍邊上，外螺旋導(dǎo)流板(3)的螺距是內(nèi)螺旋導(dǎo)流 板(2)螺距的整數(shù)倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種螺旋導(dǎo)流板換熱器管束。其構(gòu)成是用一個中芯柱定心，將圓環(huán)鋼板熱壓成螺旋片，圍盤在中芯柱上，設(shè)定螺旋片的螺旋升角、螺距和直徑，螺旋片與換熱器兩塊管板同時鉆孔，按鉆孔的層間順序，將螺旋片圍盤在中芯柱上，安裝在換熱器的殼體內(nèi)，稱為螺旋導(dǎo)流板；在中芯柱內(nèi)，穿裝不銹鋼波節(jié)換熱管，中芯柱兩端留有殼程介質(zhì)進(jìn)出的通道，中芯柱外與殼體內(nèi)的空間穿裝換熱管，換熱管的兩端同管板管孔環(huán)口焊接；根據(jù)換熱器殼體的直徑，設(shè)定的螺旋導(dǎo)流板，可分為內(nèi)外兩層，內(nèi)螺旋導(dǎo)流板圍盤在中芯柱上，外螺旋導(dǎo)流板圍盤在內(nèi)螺旋導(dǎo)流板的外圍邊上，相互之間用電焊連接，外螺旋導(dǎo)流板螺距是內(nèi)螺旋導(dǎo)流板螺距的整數(shù)倍；由中芯柱、導(dǎo)流板、換熱管、管板組焊在一起，稱為螺旋導(dǎo)流板換熱器管束。在使用運行中，螺旋導(dǎo)流板換熱器管束結(jié)構(gòu)緊湊，加工便捷，成本低，可實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化；換熱能力強(qiáng)，流動阻力小，無沖擊和振動，保持換熱器初始換熱能力。
文檔編號F28D7/10GK101598508SQ200810167190
公開日2009年12月9日 申請日期2008年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月8日
發(fā)明者岳國龍, 豪 李, 坤 王, 齊世澤 申請人:大慶市天能波紋管制造有限公司