專利名稱：殼程插入件式管殼換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管殼換熱器，尤其涉及殼程插入件式管殼換熱器。
背景技術(shù)：
管殼式換熱器作為一種重要的過程裝備，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、能源、輕工等領(lǐng)域。在對國外市場的調(diào)查中表明，雖然其他種類換熱器競爭力在上升，但是管殼式換熱器仍占有主導(dǎo)地位?？紤]到其在過程工業(yè)中的重要地位，廣大科研工作者和工程設(shè)計人員對其開展了廣泛而深入的研究，以期提高其性能及穩(wěn)定性。然而污垢總是逐漸的覆蓋管殼式換熱器的換熱表面，使得傳熱效率下降，流通面積減小并流動阻力增加，造成資源能源浪費，甚至產(chǎn)生垢下腐蝕而導(dǎo)致整個設(shè)備失效損壞。這些都是工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能降耗中普遍存在的頑癥，也是熱能傳遞與轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的研究課題。為解決上述問題，專家學(xué)者在提高該類換熱器性能方面展開了研究，主要是提高傳熱系數(shù)，以強化管殼式換熱器的傳熱性能。傳熱系數(shù)的大小主要取決于換熱器中兩種流體傳熱系數(shù)、污垢層的熱阻和換熱管管壁的熱阻等。現(xiàn)有強化措施主要通過在管內(nèi)外添加物來實現(xiàn)，管內(nèi)添加物有紐帶、錯開紐帶、螺旋片、螺旋線、片條、斜環(huán)片、靜態(tài)混合器和球形體等；管外的強化措施有添加不同的管束支撐結(jié)構(gòu)如板式支撐、桿式支撐、空心環(huán)支撐和管子自支撐等幾種形式。傳熱管外表面形狀的改變主要是在其外表面加工出溝槽和翅片，外表面有溝槽的傳熱管包括螺旋管、橫紋管和波紋管等。上述的方法短時間內(nèi)可以起到強化傳熱的作用，但是有些插件的制作費用高，無形中增加了換熱器的成本，有些起到的作用只是在換熱管外壁沒有結(jié)垢的時候，當(dāng)外壁結(jié)垢時，換熱效果就會受到很大的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定、可自動除去換熱管外壁的結(jié)垢、增強換熱效果、強化換熱性能的殼程插入件式管殼換熱器。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種殼程插入件式管殼換熱器，包括兩個管程封頭和一個殼程體，所述兩個管程封頭分設(shè)于殼程體兩端，所述兩個管程封頭通過穿設(shè)于殼程體內(nèi)的多件換熱管連通，所述多件換熱管之間設(shè)置有可與相鄰的換熱管接觸、并可沿換熱管軸向運動的插入件。所述插入件為螺旋彈簧。所述殼程體內(nèi)設(shè)有支撐板和殼程分程板，所述換熱管中部支撐于所述支撐板上， 所述殼程分程板將殼程體內(nèi)腔分隔成“之”字形殼程通路。所述兩個管程封頭內(nèi)均設(shè)有管程分程板，所述管程分程板將管程分隔成與“之”字形殼程通路相配合的“之”字形管程通路。所述殼程體上設(shè)有殼程流體入口和殼程流體出口，一個管程封頭上設(shè)有管程進料口和管程出料口。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明的殼程插入件式管殼換熱器，在換熱管之間設(shè)置有插入件，該插入件可與相鄰的換熱管接觸，對換熱管形成一定的支撐，使換熱器結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，并可減少專用于支撐換熱管的構(gòu)件，降低換熱器的生產(chǎn)成本；通過設(shè)置該插入件可改變流體在換熱管間流動的方向，對換熱管外壁沖刷并形成湍流，從而減薄邊界層厚度，增強換熱效果；流體對換熱管外壁的沖刷有效的降低了換熱管外壁的結(jié)垢速度，從而增大了傳熱系數(shù)，強化了傳熱性能，延長了換熱器的使用壽命；同時，該插入件還可沿換熱管軸向運動，在運動過程中與換熱管外壁產(chǎn)生摩擦，從而有效的預(yù)防管外壁結(jié)垢，并可以及時除去換熱管外壁的結(jié)垢，起到強化換熱性能的作用。本發(fā)明的插入件為螺旋彈簧，螺旋彈簧的直徑可根據(jù)換熱管的間距確定，當(dāng)螺旋彈簧放入時恰好與換熱管外壁接觸，當(dāng)流體在換熱管間流動時，一部分流體會沿螺旋彈簧的螺旋方向流動，對換熱管外壁形成均勻的沖刷，具有最佳沖刷效果，同時流體的流動會對螺旋彈簧產(chǎn)生軸向作用力，使螺旋彈簧產(chǎn)生軸向移動，當(dāng)螺旋彈簧的軸向移動受阻時會通過壓縮變形產(chǎn)生反作用力，并產(chǎn)生反向的軸向移動，這樣螺旋彈簧在流體作用力和自身反作用力的作用下，可實現(xiàn)在換熱管間做往復(fù)運動，有效的預(yù)防管外壁結(jié)垢，并可有效的除去換熱管外壁的結(jié)垢，起到強化換熱性能的作用。本發(fā)明的殼程插入件式管殼換熱器，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用范圍廣，具有很高的經(jīng)濟適用性和推廣價值。


圖1是本發(fā)明的主視圖； 圖2是本發(fā)明的主剖視圖3是圖2的C 一 C剖視圖(省略支撐腳)。圖中各標(biāo)號表示
1、管程封頭；2、殼程體；3、換熱管；4、插入件；5、支撐板；6、殼程分程板；7、管程分程板；11、管程進料口 ；12、管程出料口 ；21、殼程流體入口 ；22、殼程流體出口。
具體實施例方式圖1和圖3示出了本發(fā)明的一種殼程插入件式管殼換熱器實施例，該換熱器包括兩個管程封頭1和一個殼程體2，殼程體2通過支撐腳支撐，兩個管程封頭1分設(shè)于殼程體 2兩端，兩個管程封頭1通過穿設(shè)于殼程體2內(nèi)的多件換熱管3連通，多件換熱管3之間設(shè)置有可與相鄰的換熱管3接觸、并可沿換熱管3軸向運動的插入件4，該插入件4可對換熱管3形成一定的支撐，使換熱器結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，并可減少專用于支撐換熱管3的構(gòu)件，降低換熱器的生產(chǎn)成本。流體進入殼程時，起初階段換熱管3外壁的流動邊界層很薄，這時的傳熱系數(shù)大，換熱效果好，但是隨著流體的流入，流體流動趨于穩(wěn)定，流動邊界層變厚，通過設(shè)置該插入件4可改變流體在換熱管3間流動的方向，對換熱管3外壁沖刷并形成湍流，從而減薄邊界層厚度，增強換熱效果；流體對換熱管3外壁的沖刷有效的降低了換熱管3外壁的結(jié)垢速度，從而增大了傳熱系數(shù)，強化了傳熱性能，延長了換熱器的使用壽命；同時，該插入件4還可沿換熱管3軸向運動，在運動過程中與換熱管3外壁產(chǎn)生摩擦，從而有效的預(yù)防管外壁結(jié)垢，并可以及時除去換熱管3外壁的結(jié)垢，起到強化換熱性能的作用。本實施例中，插入件4為螺旋彈簧，螺旋彈簧的直徑可根據(jù)換熱管3之間的間距確定，當(dāng)螺旋彈簧放入時恰好與其周邊的換熱管3的外壁接觸，當(dāng)流體在換熱管3間流動時，一部分流體會沿螺旋彈簧的螺旋方向流動，對換熱管3外壁形成均勻的沖刷，具有最佳沖刷效果，同時流體的流動會對螺旋彈簧產(chǎn)生軸向作用力，使螺旋彈簧產(chǎn)生軸向移動，當(dāng)螺旋彈簧的軸向移動受阻時會通過壓縮變形產(chǎn)生反作用力，并產(chǎn)生反向的軸向移動，這樣螺旋彈簧在流體作用力和自身反作用力的作用下，可實現(xiàn)在換熱管3間做往復(fù)運動，有效的預(yù)防換熱管3外壁結(jié)垢，并可有效的除去換熱管3外壁的結(jié)垢，起到強化換熱性能的作用。本實施例中，殼程體2上部設(shè)有殼程流體入口 21，殼程體2下部設(shè)有殼程流體出口 22，一個管程封頭1于上部設(shè)有管程進料口 11、下部設(shè)有管程出料口 12，殼程流體流向如圖 2中箭頭B所示，管程流體流向如圖2中箭頭A所示。殼程體2內(nèi)設(shè)有支撐板5和殼程分程板6，換熱管3中部支撐于支撐板5上，殼程分程板6將殼程體2內(nèi)腔分隔成“之”字形殼程通路；兩個管程封頭1內(nèi)均設(shè)有管程分程板7，管程分程板7將管程分隔成與“之”字形殼程通路相配合的“之”字形管程通路，這種結(jié)構(gòu)可延長流體在換熱器中流經(jīng)的行程，提高換熱器的工作效率。本發(fā)明的殼程插入件式管殼換熱器，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用范圍廣，具有很高的經(jīng)濟適用性和推廣價值。上述只是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落在本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種殼程插入件式管殼換熱器，包括兩個管程封頭(1)和一個殼程體(2)，所述兩個管程封頭(1)分設(shè)于殼程體(2 )兩端，所述兩個管程封頭(1)通過穿設(shè)于殼程體(2 )內(nèi)的多件換熱管(3)連通，其特征在于所述多件換熱管(3)之間設(shè)置有可與相鄰的換熱管(3) 接觸、并可沿換熱管(3)軸向運動的插入件(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的殼程插入件式管殼換熱器，其特征在于所述插入件(4)為螺旋彈簧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的殼程插入件式管殼換熱器，其特征在于所述殼程體 (2 )內(nèi)設(shè)有支撐板(5 )和殼程分程板(6 )，所述換熱管(3 )中部支撐于所述支撐板(5 )上，所述殼程分程板(6 )將殼程體(2 )內(nèi)腔分隔成“之”字形殼程通路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的殼程插入件式管殼換熱器，其特征在于所述兩個管程封頭 (1)內(nèi)均設(shè)有管程分程板(7)，所述管程分程板(7)將管程分隔成與“之”字形殼程通路相配合的“之”字形管程通路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的殼程插入件式管殼換熱器，其特征在于所述殼程體(2)上設(shè)有殼程流體入口( 21)和殼程流體出口( 22 )，一個管程封頭(1)上設(shè)有管程進料口( 11)和管程出料口(12)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種殼程插入件式管殼換熱器，包括兩個管程封頭和一個殼程體，所述兩個管程封頭分設(shè)于殼程體兩端，所述兩個管程封頭通過穿設(shè)于殼程體內(nèi)的多件換熱管連通，所述多件換熱管之間設(shè)置有可與相鄰的換熱管接觸、并可沿換熱管軸向運動的插入件。該殼程插入件式管殼換熱器具有結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定、可自動除去換熱管外壁的結(jié)垢、增強換熱效果、強化換熱性能的優(yōu)點。
文檔編號F28D7/16GK102226654SQ20111011497
公開日2011年10月26日 申請日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者姜昌偉, 張明 申請人:長沙理工大學(xué)