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：
本實(shí)用新型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(duì)換熱器管束中弓型折流 板的設(shè)計(jì)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(jì)算殼程介質(zhì)的流動(dòng)阻力也有明確的計(jì)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(dòng)方向，生產(chǎn)流動(dòng)阻力。
(2) 弓型折流板與殼體內(nèi)接觸面有90。直角，殼程流動(dòng)介質(zhì)產(chǎn)生邊界層， 部分流動(dòng)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(duì)高 效強(qiáng)化傳熱的薄壁換熱管，更易產(chǎn)生振動(dòng)，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(jì)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(dòng)過程中，工藝控制要穩(wěn)定，殼程介質(zhì) 流速變化，會(huì)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(shí)現(xiàn)，加安芯管，芯管邊緣的 螺旋升角也很大，加工管孔難實(shí)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(dú)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，本實(shí)用新型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(jì)的流動(dòng)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(dòng)阻力，便于拆裝清洗。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是
提供一個(gè)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(gè)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(duì)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(duì)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)流板的邊緣處用若干定距桿限位，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(jì)到強(qiáng)度計(jì)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(shí)；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(shí)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， g卩00Crl7Nil4Mo2或0Crl8Ni9，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(shì)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(shí)難度大，因而換熱器殼體直徑大于500mm時(shí)，采用雙層螺旋導(dǎo)流板。內(nèi)層螺距是外層螺距的Mi，螺旋升角控制在14°之內(nèi)，可以順暢實(shí)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。
本實(shí)用新型對(duì)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(jì)螺旋導(dǎo)流板的升角與層數(shù)，保證外層與內(nèi)層在每個(gè)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(jì)計(jì)算每點(diǎn)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(dòng)。
本實(shí)用新型對(duì)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(shí)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。
本實(shí)用新型對(duì)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。
本實(shí)用新型的有益效果是-
(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(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的任務(wù)。

圖1為本實(shí)用新型浮頭式螺旋導(dǎo)流板換熱器管束示意圖。 圖2為本實(shí)用新型固定管板式螺旋導(dǎo)流板換熱器管束示意圖。 圖3為本實(shí)用新型螺旋導(dǎo)流板換熱器管束中芯柱示意圖。 圖4為本實(shí)用新型內(nèi)外層螺旋導(dǎo)流板示意圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1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(gè)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(gè)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(tái)上，標(biāo)識(shí)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(gè)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(jì)好的螺旋片數(shù)和螺距，按著鉆孔時(shí)標(biāo)識(shí)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?qǐng)D1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?qǐng)D3所示，是本實(shí)用新型的特征，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)釆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(dòng)，充分與換熱管壁接觸，保證換熱能力。
參照?qǐng)D4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(jì)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①、內(nèi)螺旋導(dǎo)流板外徑 d、螺距e是經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)算而定，在設(shè)計(jì)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(jì)算、加工、
制造都能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化。
參照?qǐng)D2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(gè)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(duì) 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(gè)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(gè)殼體(10)內(nèi)，有一個(gè)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。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種螺旋導(dǎo)流板換熱器管束。其構(gòu)成是用一個(gè)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(shí)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(yùn)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(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化；換熱能力強(qiáng)，流動(dòng)阻力小，無沖擊和振動(dòng)，保持換熱器初始換熱能力。
文檔編號(hào)F28D7/10GK201306952SQ20082013582
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)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(qǐng)人:大慶市天能波紋管制造有限公司