專利名稱：一種強化傳熱的換熱器管束的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于換熱器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種換熱器管束。二背景技術(shù)：
管殼式換熱器目前仍是石油化工行業(yè)應(yīng)用最普遍的熱交換裝置。當前對其換熱效果的研究主要集中在兩個方面:一是開發(fā)新的換熱器品種，如一些緊湊式的換熱器；二是對管殼式換熱器采用各種強化傳熱措施。傳統(tǒng)管殼式換熱器殼側(cè)良好的傳熱效果是通過在殼側(cè)設(shè)置弓形折流板而得到的。這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用時間長，技術(shù)也比較成熟，但這種殼側(cè)支撐結(jié)構(gòu)和流體流動方式存在著諸多的缺陷:如易激發(fā)管束振動而導致?lián)Q熱器失效；流動阻力較大，往往超過允許壓降值；殼側(cè)流動存在沖刷不充分的流動死區(qū)，死區(qū)內(nèi)局部換熱系數(shù)很低，因此受熱面利用率不高，導致整體換熱系數(shù)降低，同時死區(qū)內(nèi)容易積垢，威脅換熱設(shè)備的安全運行。三、發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種強化傳熱的換熱器管束，旨在通過改變折流板支撐換熱管的型式進而改變流體在換熱器筒體中的流動狀態(tài)，同時再與螺紋槽管結(jié)合使用，以達到提高殼程流體傳熱系數(shù)的目的。強化傳熱的換熱器管束由管板、換熱管、折流板、定距管及拉桿組成，換熱管穿過數(shù)塊折流板與兩端的管板相連，在管束中間用定距管將折流板按一定的間距隔開，并用拉桿將管束固定，用以支撐整個管束。換熱器管束采用整圓的折流板支撐；折流板上的換熱管孔采用方形孔。在折流板的管橋處有十字形流通槽。換熱管采用內(nèi)外都有螺旋`線的螺紋槽管換熱管。本實用新型將普通折流板的圓形換熱管孔加工成邊長比換熱管直徑大些的正方形管孔，同時在管橋的位置再加工出“十”字形槽，然后再與一種管壁具有外凸和內(nèi)凹的螺旋形槽道的螺紋槽管結(jié)合使用，從而使流體總體上能夠沿著換熱管的軸向螺旋流動的一種新形式強化傳熱技術(shù)。與傳統(tǒng)常見的換熱器換熱效果相比較，本專利具有如下優(yōu)點:首先，由于流體的流動方向借鑒了類似于折流桿換熱器的軸向流動，所以當殼程流體流速達到一定值時，流體經(jīng)過折流板處的漩渦脫落和折流板處的文丘里效應(yīng)，在折流板后方產(chǎn)生漩渦尾流，流體的流速越大，湍動越激烈，強化傳熱的效果越好。在漩渦強度減弱后，流體通過后面的折流元件又產(chǎn)生新的漩渦和節(jié)流，導致流體流速加快和湍動度加強，同時流體對管外邊界層液膜的剪力加大，從而使液膜持續(xù)減薄，這樣既提高了傳熱系數(shù)，又有除垢防垢作用。又因為折流板與換熱管間的接觸為線接觸，因此接觸面積很小，傳熱面積利用充分，消除了傳熱死區(qū)。由于既不存在管束的橫流阻力，又沒有反復的轉(zhuǎn)變效應(yīng)，故殼程壓力降很小。因此，流體的縱向流動使此類換熱器具有換熱效率高、抗震性能好、殼程壓降低、抗結(jié)垢性能強等優(yōu)點。其次，由于流體沿著螺紋槽管做軸向流動，流體在管螺旋面的作用下呈螺旋運動，流速和流向發(fā)生周期性變化，加強了流體的軸向混合和湍動程度，殼程流體在流經(jīng)管子的螺旋線接觸點后形成脫離管壁的尾流，增大了流體自身的湍流度，破壞了管壁上的流體邊界層，從而使殼程傳熱得到增強。同時由于螺紋槽管中流體的流動狀態(tài)復雜，其中有流體的軸向流動、旋轉(zhuǎn)運動以及流體受到螺紋凸出物而表現(xiàn)出的周期性擾動運動，管內(nèi)柱狀流的速度梯度影響了管內(nèi)邊界層的形成，從而使邊界層厚度減薄，并在邊界層內(nèi)產(chǎn)生擾動，從而使傳熱系數(shù)有較大的增加。同時由于管子本身的特性，使其能夠起到管內(nèi)、外兩邊同時強化傳熱作用再次，螺紋槽管的加工方法簡單，可以用普通圓管滾壓加工而成。其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有螺距P，螺紋高度h以及螺旋角α，螺紋槽管的螺紋高度h與管子內(nèi)徑di相比小得多，所以螺紋槽管制造所需金屬耗量少，加工成本低。最后，由于將換熱管孔的間隙及管橋的“十”字形槽形作為導流孔，流體在沿著管束軸向流經(jīng)折流板時，流體會在換熱管四周方形孔的空隙及“十”字形槽位置，形成小孔或貼壁射流，對周圍流體會產(chǎn)生卷吸作用而發(fā)生局部混合，從而在較低雷諾數(shù)下使流體離開導流孔后形成湍流，減薄射流區(qū)域的傳熱邊界層，達到提高傳熱效果的目地。本實用新型在換熱器的使用上不但大幅強化了傳熱系數(shù)，提高了換熱效果，而且還兼有抗垢和除垢作用。同時還具有節(jié)省空間、占地面積小等特點。在實際應(yīng)用中有很高的使用價值。四
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型折流板局部的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型的螺紋槽管換熱管的結(jié)構(gòu)示意圖。
五具體實施方式
強化傳熱的換熱器管束由管板1、換熱管2、折流板3、定距管4及拉桿5組成，換熱管2穿過數(shù)塊折流板3與兩端的管板I相連，在管束中間用定距管4將折流板3按一定的間距隔開，并用拉桿5將管束固定，用以支撐整個管束。換熱器管束采用整圓的折流板3支撐；折流板3上的換熱管孔6采用方形孔。在折流板的管橋處有十字形流通槽7。換熱管2采用內(nèi)外都有螺旋線的螺紋槽管換熱管。換熱管2兩端采用脹-焊-脹的連接形式與前、后兩塊管板I連成一體。
權(quán)利要求1.一種強化傳熱的換熱器管束，由管板(I)、換熱管(2)、折流板(3)、定距管(4)及拉桿(5)組成，換熱管(2)穿過數(shù)塊折流板(3)與兩端的管板(I)相連，在管束中間用定距管(4)將折流板(3)按一定的間距隔開，并用拉桿(4)將管束固定，用以支撐整個管束，其特征是:換熱器管束采用整圓的折流板(3)支撐；折流板(3)上的換熱管孔(6)采用方形孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化傳熱的換熱器管束，其特征是:在折流板(3)的管橋處有十字形流通槽(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化傳熱的換熱器管束，其特征是:換熱管(2)采用內(nèi)外都有螺旋線的螺紋槽管換熱管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化傳熱的換熱器管束，其特征是:換熱管(2)兩端采用脹-焊-脹的連接形式與前、后兩塊管板(I)連成一體。
專利摘要本實用新型公開了一種強化傳熱的換熱器管束，由管板、換熱管、折流板、定距管及拉桿組成，換熱管穿過數(shù)塊折流板與兩端的管板相連，在管束中間用定距管將折流板按一定的間距隔開，并用拉桿將管束固定，用以支撐整個管束。換熱器管束采用整圓的折流板支撐；折流板上的換熱管孔采用方形孔；在折流板的管橋處有十字形流通槽；換熱管采用內(nèi)外都有螺旋線的螺紋槽管換熱管。本實用新型在換熱器的使用上不但大幅強化了傳熱系數(shù)，提高了換熱效果，而且還兼有抗垢和除垢作用。同時還具有節(jié)省空間、占地面積小等特點。在實際應(yīng)用中有很高的使用價值。
文檔編號F28F1/08GK203132413SQ20132012369
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者林罡明, 王維, 孫洪濱, 安文海, 崔勃 申請人:撫順石油機械有限責任公司