本發(fā)明涉及換熱器的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種月形折流板及管殼式換熱器。

背景技術(shù)：

管殼式換熱器又稱為列管式換熱器或者列管式冷凝器，其適用于化工、石油、醫(yī)藥、食品、輕工、冶金、焦化等行業(yè)中的“液——液”、“汽——汽”、“汽——液”熱交換的對流傳熱，以及蒸汽冷凝和液體蒸發(fā)等換熱冷凝流程，是應(yīng)用最為廣泛的熱交換器。

管殼式換熱器一般由管束、殼體、管箱、外頭蓋等主要構(gòu)件構(gòu)成，管束是列管式換熱器的核心，管束通常由換熱管、折流板（或者稱為支持板）和管板組成，成排的換熱管通過折流板支持，其兩端穿進(jìn)管板的管孔中與管板相連接，在保證換熱管與管板的接頭的密封性和強(qiáng)度的情況下，即可成為一臺管束，管束再與殼體、管箱組成完整的換熱器。其中，換熱管作為導(dǎo)熱元件，與折流板一起決定列管式換熱器的傳熱性能，管箱與殼體則決定列管式換熱器的承壓能力及操作運(yùn)行的安全可靠性。這種管殼式換熱器的制造工藝成熟，安全性能高，是在換熱設(shè)備中關(guān)鍵的能耗設(shè)備。

傳統(tǒng)技術(shù)中，普通使用在管束的折流板的結(jié)構(gòu)一般為弓形折流板，或者在弓形折流板的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的圓缺阻液形折流板、環(huán)盤形折流板、孔式折流板、折流桿等，這些折流板結(jié)構(gòu)或多或少都存在如下不足之處：(1)由于殼程流體多次改變流動(dòng)方向，容易在折流板邊緣處產(chǎn)生流體分離，從而增大流動(dòng)阻力；(2)對于弓形折流板，如圖1所示，其流通缺口面101為平面，流通缺口面101到殼體103內(nèi)壁（圖1中虛線）的最大尺寸為h，h即為弓形折流板100的用于流體通過的流通缺口102的最大高度，由于弓形折流板100的流通缺口102的中間高度明顯大于兩側(cè)高度，且過渡不夠平緩，使得流經(jīng)該流通缺口102的流體不夠均衡，而且流通缺口102中部的流速較慢，不能有效沖刷弓形折流板100與殼體103之間形成的拐角，導(dǎo)致很多流動(dòng)滯止死區(qū)的存在，這樣不僅導(dǎo)致傳熱效率降低，而且滯止死區(qū)的流體容易在殼側(cè)結(jié)垢，進(jìn)而造成熱交換效率下降；(3)對于圓缺阻液形折流板，由于圓缺區(qū)中流體呈平行于換熱管的管軸方向流動(dòng)，致使傳熱性能下降；(4)對于環(huán)盤形折流板，殼程流體經(jīng)折流板的多次折流會產(chǎn)生叉流流動(dòng)，進(jìn)而將減少傳熱的平均溫差；(5)當(dāng)殼程的進(jìn)、出口管距管板較遠(yuǎn)時(shí)，流動(dòng)停止區(qū)會變大，需增設(shè)導(dǎo)流筒，還得增加換熱管的有效長度；(6)對于折流桿換熱器，其在高粘度的介質(zhì)中很難形成有效的卡門旋渦，進(jìn)而達(dá)不到高傳熱效率的要求。

針對傳統(tǒng)的折流板存在的問題，人們采取的對策是徹底拋棄弓形折流板，采用螺旋扁管自我支持換熱管，或采用纏繞管自我支持換熱管，或把二維折流板拼成螺旋折流板支持換熱管等，這些改進(jìn)結(jié)構(gòu)的折流板在解決上述部分問題的同時(shí)，也帶來了使用條件的局限性、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、不易清洗和維修、成本高等新的問題。另外，隨著石油化工裝置的規(guī)模化發(fā)展和節(jié)能技術(shù)指標(biāo)的完善，殼管式換熱器適用的公稱直徑從2600mm擴(kuò)大到4000mm，結(jié)構(gòu)尺寸的放大設(shè)計(jì)并不會天然地帶來線性比例增大的工藝效果，反而會放大原有的缺點(diǎn)，例如，在大公稱直徑的殼管式換熱器中，現(xiàn)有的折流板結(jié)構(gòu)（包括傳統(tǒng)的折流板和改進(jìn)后的已有的折流板），其中一部分本身不適用于大公稱直徑的殼管式換熱器，其中另一部分使得其本身存在的上述問題更加突出和嚴(yán)重。因此，針對上述諸多問題和缺陷，研發(fā)一種具結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)技術(shù)可靠、制造工藝成熟、結(jié)構(gòu)成本低的折流板和殼管式換熱器，其能夠提高有效換熱面積和換熱效率，對穩(wěn)定生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益具有重要的工程意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種能夠消除流動(dòng)滯止死區(qū)、避免殼側(cè)流體結(jié)垢、加速熱交換的月形折流板。

本發(fā)明的目的之二是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種能夠有效提高有效換熱面積和換熱效率的殼管式換熱器。

為實(shí)現(xiàn)上述目的之一，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

提供一種月形折流板其安裝于圓筒形的殼體內(nèi)，包括折流主板，所述折流主板安裝于所述殼體的內(nèi)壁，所述折流主板的邊緣面設(shè)有內(nèi)凹的流通缺口面，所述流通缺口面與所述殼體的內(nèi)壁圍成供流體流過的流通缺口。

其中，所述折流主板與所述殼體的內(nèi)壁之間的夾角為a，90°≤a≤135°。

其中，所述流通缺口面為弧形面。

其中，所述流通缺口面為內(nèi)切于折流主板的邊緣的行星圓環(huán)面。

其中，所述流通缺口面為角形面。

其中，所述流通缺口面為階梯形面。

其中，所述流通缺口面包括兩個(gè)弧形面，兩個(gè)弧形面拼接呈波浪形面。

為實(shí)現(xiàn)上述目的之二，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

提供一種管殼式換熱器，包括圓筒形的殼體和安裝于所述殼體內(nèi)的折流板，所述折流板為上述的一種月形折流板。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的月形折流板，其結(jié)構(gòu)包括折流主板，折流主板安裝于殼體的內(nèi)壁，折流主板的邊緣面設(shè)有內(nèi)凹的流通缺口面，這使得整個(gè)折流板呈月缺形，流通缺口面與殼體的內(nèi)壁圍成供流體流過的流通缺口。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的流通缺口在其高度方向上，其中部的高度明顯增大、兩端的高度明顯縮小，這樣就顯著擴(kuò)大整個(gè)流通缺口內(nèi)的流通高度的差異，這種差異化將強(qiáng)化流體的紊流，進(jìn)而可強(qiáng)化流體對流板主體與殼體之間拐角處的干擾，進(jìn)而有效避免低效或者無效的流體滯止死區(qū)，還可沖刷拐角處的垢層和雜質(zhì)，進(jìn)而達(dá)到加速熱交換的目的。

本發(fā)明的管殼式換熱器，其通過采用上述的月形折流板，可強(qiáng)化流體對流板主體與殼體之間拐角處的干擾，進(jìn)而有效避免低效或者無效的流體滯止死區(qū)，進(jìn)而達(dá)到提換熱器的有效換熱面積和換熱效率的目的。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的弓形折流板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1中的附圖標(biāo)記：100-弓形折流板、101-流通缺口面、102-流通缺口。

圖2為實(shí)施例1的一種月形折流板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為實(shí)施例2的一種月形折流板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為實(shí)施例3的一種月形折流板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為實(shí)施例4的一種月形折流板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為實(shí)施例5的一種月形折流板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為月形折流板垂直安裝于殼體內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2至圖7中的附圖標(biāo)記：

1-殼體、11-殼程進(jìn)口管、12-殼程出口管；

2-折流主板；

3-流通缺口面；

4-管孔；

5-流通缺口。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

實(shí)施例1的一種月形折流板，如圖2和圖7所示，其安裝于圓筒形的殼體1內(nèi)（圖2中的圓弧虛線為部分殼體），月形折流板包括折流主板2，折流主板2的邊緣設(shè)有內(nèi)凹的流通缺口面3，這使得整個(gè)折流板呈月缺形，流通缺口面3與殼體1的內(nèi)壁圍成供流體流過的流通缺口5。本實(shí)施例中，流通缺口面3為內(nèi)凹的弧形面，這使得流通缺口5的上下高度從兩端到中間逐漸過渡，并且流通缺口5中部的上下高度由現(xiàn)有技術(shù)中的h增大為圖2中的h2，流通缺口5兩端的上下高度由現(xiàn)有技術(shù)中的h減小為圖2中的h1，這樣就顯著擴(kuò)大整個(gè)流通缺口內(nèi)的流通高低差異，這種差異化將強(qiáng)化流體的紊流，進(jìn)而可強(qiáng)化流體對流板主體與殼體之間拐角處的干擾，例如能夠強(qiáng)化流體對流板主體與殼體1之間拐角處的干擾（圖7中的a、b、c、d拐角處），進(jìn)而有效避免低效或者無效的流體滯止死區(qū)，還可沖刷拐角處的垢層和雜質(zhì)，進(jìn)而達(dá)到加速熱交換的目的。另外，流體經(jīng)折流板導(dǎo)流后，還能夠使殼程流道形成流通面積反復(fù)縮放循環(huán)的宏觀流態(tài)，這樣不僅放能夠不斷改變流體的流動(dòng)速度，進(jìn)而形成紊流，從而在紊流的干擾下可以使熱交換加速，提高換熱效率，而且動(dòng)態(tài)的縮放流可以沖刷垢層和雜質(zhì)，減少殼體1的金屬壁的熱阻。

進(jìn)一步的，流通缺口面3通過在折流主板2火焰切割成形，再通過砂輪打磨去除火割產(chǎn)生的毛刺，以使得流通缺口面3更加平滑，減少對流體的阻力。

如圖7所示，折流主板2與殼體1的內(nèi)壁之間的夾角為a，90°≤a≤135°，在相鄰兩個(gè)月形折流板之間的間距較小時(shí)，折流主板2垂直安裝于殼體1的內(nèi)壁，b=90°；在相鄰兩個(gè)月形折流板之間的間距較大時(shí)，將折流主板2傾斜安裝于殼體1的內(nèi)壁，b=135°，傾斜安裝折流主板2使得流體可以更加充分地沖刷到折流主板2與殼體1之間所形成的各個(gè)拐角處，并且使流通面積反復(fù)縮放循環(huán)的宏觀流態(tài)更加明顯，進(jìn)而增加流體的紊流程度，達(dá)到進(jìn)一步加快熱交換的目的。

本實(shí)施例中，在折流主板2傾斜安裝于殼體1時(shí)，折流主板2的管孔4都為橢圓形或圓形，以便于換熱管安裝于月形折流板，并且管孔4均勻排布于折流主板2上。

本實(shí)施例的月形折流板不僅可以應(yīng)用于管殼式換熱器，也可應(yīng)用于浮頭式換熱器或者固定管板式換熱器，還可應(yīng)用于殼程流體是液體或氣體的換熱器，且特別適用于大直徑、低流速或兩者兼具的管殼式換熱器。本實(shí)施例的月形折流板可適用于液體或氣體的換熱器。如圖7所示，月形折流板垂直安裝于殼體1內(nèi)，殼程流體從左端上部的殼程進(jìn)口管11進(jìn)入，沿著虛線和箭頭在月形折流板之間流動(dòng)，最后從右端下部的殼程進(jìn)口管11離開，在折流輔板3的導(dǎo)流下，流體可以充分沖刷到圖7中的a、b、c和d等90°拐角處，避免出現(xiàn)低效或者無效的流動(dòng)死區(qū)，另外，當(dāng)殼體1的側(cè)部的殼程進(jìn)口管11和殼程出口管12都距管板較遠(yuǎn)時(shí)，采用上述的月形折流板，就不再需要增設(shè)導(dǎo)流筒，即可通過折流輔體引導(dǎo)流體到達(dá)管板的背面，進(jìn)而簡化了換熱器結(jié)構(gòu)。另外，對于傳統(tǒng)的換熱器，只需更換其中的管束（管束包括換熱管、折流板和管板），即可達(dá)到增強(qiáng)了換熱器的傳熱效果，進(jìn)而提高換熱效率，這樣使得換熱器的技術(shù)升級操作簡便易行，并且成本投入少且節(jié)能效果顯著。

實(shí)施例2

本發(fā)明的一種月形折流板具體實(shí)施方式之二，如圖3所示，本實(shí)施例的主要技術(shù)方案與實(shí)施例1相同，在本實(shí)施例中未解釋的特征，采用實(shí)施例1中的解釋，在此不再進(jìn)行贅述。本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，流通缺口面3為內(nèi)切于折流主板的邊緣的行星圓環(huán)面，這使得流通缺口為一個(gè)圓形的流通缺口5，相對于現(xiàn)有技術(shù)，圓形的流通缺口5的流通面積明顯縮小，這將使得流體聚集在一起通過圓形流通缺口5，進(jìn)而使得流體的紊流態(tài)更加強(qiáng)烈，且流速有明顯提高，從而可以縮小或消除折流板與殼體1之間的流動(dòng)滯止死區(qū)。本實(shí)施例中，流通缺口5中部的上下高度由現(xiàn)有技術(shù)中的h增加為圖3中的h。

實(shí)施例3

本發(fā)明的一種月形折流板具體實(shí)施方式之三，如圖4所示，本實(shí)施例的主要技術(shù)方案與實(shí)施例1相同，在本實(shí)施例中未解釋的特征，采用實(shí)施例1中的解釋，在此不再進(jìn)行贅述。本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，流通缺口面3包括角形面，角形面和殼體1的內(nèi)壁圍成一個(gè)扇形的流通缺口5。流通缺口5中部的上下高度由現(xiàn)有技術(shù)中的h增加為圖4中的h2，流通缺口5兩端的上下高度由現(xiàn)有技術(shù)中的h減小為圖4中的h1，這導(dǎo)致流通缺口5中部的流通面積加大，進(jìn)而使得流通缺口5中間和兩端的流通面積的差異性擴(kuò)大，該差異性將導(dǎo)致流體在流通缺口5的中部和兩端的流速的差異化，這種差異性將強(qiáng)化流體的紊流，增強(qiáng)流體對流板主體與殼體之間拐角處的干擾，這樣能夠縮小或消除折流板與殼體1之間的流動(dòng)滯止死區(qū)。

實(shí)施例4

本發(fā)明的一種月形折流板具體實(shí)施方式之四，如圖5所示，本實(shí)施例的主要技術(shù)方案與實(shí)施例1相同，在本實(shí)施例中未解釋的特征，采用實(shí)施例1中的解釋，在此不再進(jìn)行贅述。本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，流通缺口面3為階梯形面，階梯形面與殼體1的內(nèi)壁圍成流通缺口5。流通缺口5中部的上下高度由現(xiàn)有技術(shù)中的h增加為圖5中的h2，流通缺口5兩端的上下高度由現(xiàn)有技術(shù)中的h減小為圖5中的h1，這導(dǎo)致流通缺口5中部的流通面積加大，進(jìn)而使得流通缺口5中間和兩端的流通面積的差異性擴(kuò)大，該差異性將導(dǎo)致流體在流通缺口5的中部和兩端的流速的差異化，進(jìn)而將強(qiáng)化流體的紊流，增強(qiáng)流體對流板主體與殼體之間拐角處的干擾，這樣能夠縮小或消除折流板與殼體1之間的流動(dòng)滯止死區(qū)。

實(shí)施例5

本發(fā)明的一種月形折流板具體實(shí)施方式之四，如圖6所示，本實(shí)施例的主要技術(shù)方案與實(shí)施例1相同，在本實(shí)施例中未解釋的特征，采用實(shí)施例1中的解釋，在此不再進(jìn)行贅述。本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，流通缺口面3包括兩個(gè)弧形面，兩個(gè)弧形面拼接呈波浪形面，波浪形面與殼體1的內(nèi)壁圍成流通缺口5。流通缺口5中部的上下高度由現(xiàn)有技術(shù)中的h增加為圖6中的h2，流通缺口5靠近兩端部的上下高度由現(xiàn)有技術(shù)中的h減小為圖6中的h1。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的流通缺口5中部的流通面積加大了，流通缺口5中間和兩端的流通面積的差異性將擴(kuò)大，該差異性將導(dǎo)致流體在流通缺口5的中部和兩端的流速的差異化，這種差異性將強(qiáng)化流體的紊流，增強(qiáng)流體對流板主體與殼體之間拐角處的干擾，這樣能夠縮小或消除折流板與殼體1之間的流動(dòng)滯止死區(qū)。

本實(shí)施例中，可以按實(shí)際需要適當(dāng)調(diào)整流通缺口面3的形狀和上下高度，使得月形折流板能夠強(qiáng)化非單一均勻混合介質(zhì)流經(jīng)流通缺口5的流態(tài)，特別是強(qiáng)化流體對流道90°拐角處的干擾，避免形成流動(dòng)死區(qū)及雜質(zhì)沉積。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。