本實(shí)用新型涉及一種換熱設(shè)備，具體的說，涉及了一種帶阻流板結(jié)構(gòu)的1/4橢圓折面螺旋折流板換熱器。

背景技術(shù)：

管殼式換熱器具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，制造成本低及設(shè)計(jì)和使用技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在石油、石化、能源等領(lǐng)域。

螺旋折流板換熱器的提出，有效的解決了傳統(tǒng)弓形折流板換熱器存在的流阻大、易結(jié)垢、易產(chǎn)生誘導(dǎo)振動等缺點(diǎn)，受到了廣泛的關(guān)注。

由于連續(xù)螺旋曲面難以加工，實(shí)際使用的螺旋折流板結(jié)構(gòu)大多采用平板依次首尾連接成近似的螺旋曲面。其中，每個螺旋周期包括4塊平板的情況最常見，平板的裁剪方式有扇形和1/4橢圓兩種方式。1/4橢圓平板裁剪結(jié)構(gòu)見附圖1。

但是，如附圖1和2所示，在這種結(jié)構(gòu)中，相鄰折流板1間存在著三角形不連續(xù)區(qū)域2；且為降低制造難度，折流板1采用平板結(jié)構(gòu)，螺旋連續(xù)性差?，F(xiàn)有的研究表明，相鄰折流板1間的不連續(xù)性嚴(yán)重影響換熱器性能。

為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術(shù)解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種有設(shè)計(jì)科學(xué)、改善相鄰平板的連續(xù)性、強(qiáng)化殼程流體的螺旋能力、提升換熱性能的帶阻流板結(jié)構(gòu)的1/4橢圓折面螺旋折流板換熱器。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種帶阻流板結(jié)構(gòu)的1/4橢圓折面螺旋折流板換熱器，包括筒體、安裝在所述筒體內(nèi)的由N個折面平板首尾搭接形成的近似螺旋曲面和穿過所述近似螺旋曲面設(shè)置的換熱管束，所述近似螺旋曲面的每個螺距段包括4塊所述折面平板，每塊所述折面平板包括平板部和設(shè)置于所述平板部外端的折面部，所述折面部的長度為l ，所述筒體內(nèi)部的半徑為r ，10%≤l / r ≤35%，每塊所述折面平板通過折面部與相鄰折面平板的平板部連接；每兩個相鄰折面平板的相鄰邊形成三角形間隙區(qū)域，所述三角間隙區(qū)域處設(shè)置阻流板， N是大于1的自然數(shù)。

基上所述，所述阻流板的長度為r – l 。

基上所述，所述折面平板的螺旋角度為15°。

基上所述，所述折面平板和所述阻流板焊接或鉚接固定。

基上所述，所述阻流板的外端與相鄰的兩塊折面平板之間留設(shè)開口。

本實(shí)用新型相對現(xiàn)有技術(shù)具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步，具體的說，本實(shí)用新型采用彎折的折面平板做折流板，折面部設(shè)置在外端，即與相鄰的折面平板的平板部的連接處，對殼程流體形成導(dǎo)向作用，增強(qiáng)螺旋能力，同時，也從結(jié)構(gòu)上縮短了近似螺旋曲面的螺距。

在相鄰的折面平板之間的三角間隙區(qū)域設(shè)置阻流板，防止殼程流體從三角間隙區(qū)域流過，更進(jìn)一步的增強(qiáng)了螺旋導(dǎo)流能力。

折面部長度與筒內(nèi)半徑的比值10%≤l / r ≤35%時，螺旋導(dǎo)向的效果最佳，最大化的提升螺旋過程的流暢性，使得換熱器殼程整體和局部的螺旋流動更加均勻。

進(jìn)一步的，阻流板長度為r – l ，阻流板完全堵住三角間隙區(qū)域，導(dǎo)流效果更好。

進(jìn)一步的，為避免相鄰兩折面平板的折面部和平板部以及阻流板連接于一處導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難度大、容易出現(xiàn)應(yīng)力集中等現(xiàn)象，將阻流板的外端不完全封閉三角形間隙區(qū)域，留設(shè)開口，緩解該處結(jié)構(gòu)的壓力。

其具有有設(shè)計(jì)科學(xué)、改善相鄰平板的連續(xù)性、強(qiáng)化殼程流體的螺旋能力、提升換熱性能的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是背景技術(shù)中現(xiàn)有的1/4橢圓平板裁剪方法的示意圖。

圖2是背景技術(shù)中現(xiàn)有的1/4橢圓螺旋折流板周期結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3-1是實(shí)施例1中折面平板的正視圖。

圖3-2是實(shí)施例1中折面平板的俯視圖。

圖4是實(shí)施例1中相鄰折面平板連接的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是實(shí)施例1中帶阻流板結(jié)構(gòu)的1/4橢圓折面螺旋折流板換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6-1是常規(guī)螺旋折流板換熱器殼程流動充分發(fā)展段殼程縱向截面速度矢量圖。

圖6-2是常規(guī)螺旋折流板換熱器殼程流動充分發(fā)展段殼程中心橫截面速度矢量圖。

圖7-1是實(shí)施例1中帶阻流板結(jié)構(gòu)的1/4橢圓折面螺旋折流板換熱器殼程流動充分發(fā)展段殼程縱向截面速度矢量圖。

圖7-2是實(shí)施例1中帶阻流板結(jié)構(gòu)的1/4橢圓折面螺旋折流板換熱器殼程流動充分發(fā)展段殼程中心橫截面速度矢量圖。

圖8是實(shí)施例2中相鄰折面平板連接的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.折流板；2.三角形不連續(xù)區(qū)域；3.折面平板；4.平板部；5.折面部；6.阻流板；7.筒體；8.換熱管束；9.開口。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

如圖3-5所示，一種帶阻流板結(jié)構(gòu)的1/4橢圓折面螺旋折流板換熱器，包括筒體7、安裝在所述筒體7內(nèi)的由N個折面平板3首尾搭接形成的近似螺旋曲面和穿過所述近似螺旋曲面設(shè)置的換熱管束8，所述螺旋曲面包括N段螺距段，具體段數(shù)視使用環(huán)境而定，每個螺距段包括4塊所述折面平板3，每塊所述折面平板3包括平板部4和設(shè)置于所述平板部4外端的折面部5，所述折面部5的長度為l ，所述筒體7內(nèi)部的半徑為r ，每塊所述折面平板3通過折面部5與相鄰折面平板3的平板部4連接。每兩個相鄰折面平板3的相鄰邊形成三角形間隙區(qū)域，所述三角間隙區(qū)域處設(shè)置阻流板6，所述折面平板3和所述阻流板6焊接或鉚接固定，所述阻流板6的長度為r – l ，N是大于1的自然數(shù)。

通過阻流板6的設(shè)置，以及折流板設(shè)計(jì)為有折面部5結(jié)構(gòu)的折面平板，改善了常規(guī)螺旋折流板結(jié)構(gòu)不連續(xù)的情況，對殼程流體進(jìn)行螺旋導(dǎo)流，殼程整體和局部表現(xiàn)為更加均勻的螺旋流動，最終達(dá)到強(qiáng)化換熱器傳熱性能的目的。

如圖7-1和圖7-2所示，當(dāng)所述折面平板3的螺旋角度為15°，l /r = 20%，殼程雷諾數(shù)為3800時得殼程流動充分發(fā)展段殼程縱向截面和殼程中心橫截面速度矢量圖，將其對比圖6-1和圖6-2中常規(guī)螺旋折流板換熱器殼程流動充分發(fā)展段殼程縱向截面和殼程中心橫截面速度矢量圖可以看出，流體的螺旋連續(xù)性更加均勻，解決了現(xiàn)有的螺旋折流板換熱器中相鄰折流板的不連續(xù)性導(dǎo)致的嚴(yán)重影響換熱性能的問題。

采用折面平板3，減小了近似螺旋曲面的螺距，導(dǎo)流作用增加，換熱器殼程整體及局部螺旋流動狀態(tài)和螺旋流動強(qiáng)度均得到明顯的增強(qiáng)和改善。

同時，通過對比研究可知，殼程雷諾數(shù)為2200~6200時，帶阻流板結(jié)構(gòu)的1/4橢圓折面螺旋折流板換熱器殼程傳熱系數(shù)、壓降和綜合性能較常規(guī)螺旋折流板殼程傳熱系數(shù)、壓降和綜合性能分別升高19.26%~24.67%、6.08%~47.14%和4.45%~8.95%。其中，殼程傳熱系數(shù)和綜合性能的增加幅度均隨雷諾數(shù)的增加而增加，隨著殼程雷諾數(shù)的增大，帶阻流板結(jié)構(gòu)的1/4橢圓折面螺旋折流板換熱器殼程性能更優(yōu)。

因此，帶阻流板結(jié)構(gòu)的1/4橢圓折面螺旋折流板換熱器能夠有效強(qiáng)化換熱器傳熱。

實(shí)施例2

如圖8所示，所述阻流板6的外端與相鄰的兩塊折面平板3之間留設(shè)開口9，即阻流板6的外端不完全封閉三角形間隙區(qū)域，其目的是為了避免相鄰兩折面平板3的折面部5和平板部4以及阻流板6連接于一處導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難度大、容易出現(xiàn)應(yīng)力集中等現(xiàn)象，緩解該處結(jié)構(gòu)的壓力。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者對部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型請求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。