CN102564206A - 一种管壳式换热器的网格栅式支撑折流装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管壳式换热器的网格栅式支撑折流装置，其包括：与换热器壳体内壁固联的支撑限定环，在所述支撑限定环内以多根格栅板交叉连接形成多孔的格栅网，换热管自所述格栅网的孔中穿过且所述换热管的外壁与所述孔的内壁紧密接触，各所述格栅板的两端与所述支撑限定环的内壁固联。本发明装置能有效提高传热效率，降低壳程阻力损失，避免换热管振动现象的发生，提高设备使用寿命周期。

Description

一种管壳式换热器的网格栅式支撑折流装置

技术领域：

本发明涉及一种管壳式换热器的网格栅式支撑折流装置，适用在石油、化工、动力、原子能、冶金等工业管壳式换热器结构，主要作用于管壳式换热器换热管的支撑和增强换热器壳程流体的扰动等。

背景技术：

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是化工、石油、军工、钢铁及其他许多工业装置中的通用设备，在生产中占有重要地位。为了提高设备传热效率，人们对换热管已有了广泛深入的研究，多种高效传热管得以广泛应用。但作为强化传热研究，每种介质及操作工况下换热管的支撑折流装置也尤为重要。换热管的支撑折流装置一方面是对换热管管束起支撑作用，同时可以改变壳程介质流速和流向，利于壳程流体介质在低流速下达到湍流，增加壳程膜传热系数等。随着目前设备大型化、制造装备高端化发展，换热器也逐步向大型高端发展，管壳式换热器换热管支撑结构也应往高端发展。

目前传统管壳式换热器换热管支撑结构有弓形折流板结构和折流杆。弓形折流板结构换热器特点：壳程介质流体垂直流过管束，增强介质流体在管间流动的湍流程度；增大传热系数；提高传热效率；同时起支撑换热管的作用。缺点是由于介质流向垂直于换热管，造成流程阻力大；存在流动死区和漏流，降低传热效果；易震动，由于折流板是板材钻孔加工制造，厚度较薄，振动易剪切换热管，造成换热管损坏。折流杆换热器(Rod baffle heatexchanger)是1970年由美国菲利浦石油公司首创的。其初衷是为了改善折流板换热器中的流体诱导振动而设计的，其主要特点是：壳程不再设置折流板，而由折流杆组成的折流圈来代替折流板，既对管子起支撑作用，又对流体起扰动作用，藉以达到强化传热的目的。但是折流杆支撑圈结构制造都是铆焊加工，制造偏差大，造成管束组装难度较大，同时折流杆跨度长，支撑点少，刚性差，易发生振动，并不能达到有效支撑。

发明内容：

为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种管壳式换热器的网格栅式支撑折流装置，避免原有管壳式换热器换热管支撑结构所存在的不足之处，以及大型管壳式换热器换热管、大直径换热管和水浴式换热管支撑的不足，能有效提高传热效率，降低壳程阻力损失，避免换热管振动现象的发生，提高设备使用寿命周期。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种管壳式换热器的网格栅式支撑折流装置，其包括：

与换热器壳体内壁固联的支撑限定环，在所述支撑限定环内以多根格栅板交叉连接形成多孔的格栅网，换热管自所述格栅网的孔中穿过且所述换热管的外壁与所述孔的内壁形成支撑，各所述格栅板的两端与所述支撑限定环的内壁固联。

本发明的结构特点也在于：

各所述格栅板上设有开口的插槽，任两根相交的格栅板之间通过所述插槽相互插接并焊接固定。

任两根不相交的格栅板之间的中心间距L、以及各格栅板的厚度P通过下式确定：

L＝t×cosα/2；

P≤L-d；其中，P比L-d的差值小1～3mm；

上述式中：t为换热管的管间距，α为换热管排列角度，其中正三角形排列60°，正方形排列90°，d为换热管外径。

本发明根据管壳式换热器换热管之间正三角形和正方形排列规律，利用管桥之间间隙增加格栅板形成的菱形网格或正方形网格，有效支撑换热管。

本发明有益效果体现在：

1、本发明与折流板结构换热器相比，壳程介质流向由原来的垂直管束流动变为横向流动，降低壳程流程阻力，提高了壳程介质流速，减少了流动死区，又对流体起扰动作用，藉以达到强化传热的目的，起了节能降耗效果。

2、本发明与弓形折流板结构换热器相比，弓形折流板结构由钢板钻孔加工而成，换热管和弓形折流板孔之间间隙很小，随着设备直径增加，弓形折流板厚度也随之增加，导致材料和加工成本大幅增加；如果在振动场合下使用，弓形折流板对换热管之间造成振动磨损，换热管产生剪切，造成换热管损坏。本发明网格式支撑格栅的支撑板厚度薄，通过加大格栅板宽度，增加换热管和格栅之间接触线长度，能有效解决换热管振动，降低设备重量，减少设备加工量，提高设备使用寿命。

3、本发明与折流杆结构换热器相比，折流杆本身制造精度低，误差大，对于换热管中心间距小的，折流杆本身定位难度大；另外单个折流杆对换热管仅存在两点支撑，对于大型直径换热器而言，支撑稳定性差。本发明网格式支撑格栅是可以通过数控精细加工而成，制造精度高，本发明装置形成若干个刚性菱形(正方形)小圈，使每根换热管都处于刚性固定圈内，形成周向四点固定，有效支撑换热管，提高换热管的稳定性。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；图2为单个格栅板的结构示意图。

图中标号：1支撑限定环，2格栅板，3换热管，4换热器壳体，5插槽。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式：

实施例：结合图1、2，本实施例的管壳式换热器的网格栅式支撑折流装置，其包括：与换热器壳体4内壁焊接固定的支撑限定环1，在支撑限定环1内以多根格栅板2交叉连接形成多孔的格栅网，换热管3自格栅网的孔中穿过且换热管3的外壁与孔的内壁紧密接触，各格栅板2的两端与支撑限定环1的内壁焊接固定。所述孔为菱形孔或正方形孔。

具体设置中，图2所示，各格栅板2上设有开口的插槽5，任两根相交的格栅板之间通过插槽相互插接并将交点焊接固定。任两根不相交的格栅板之间的中心间距L、以及各格栅板的厚度P可以通过下式确定，以便采用数控设备精细加工。

L＝t×cosα/2；

P≤L-d；其中，P比L-d的差值小1～3mm；

上述式中：t为换热管的管间距，α为换热管排列角度，其中正三角形排列60°，正方形排列90°，d为换热管外径。

Claims (3)

1.一种管壳式换热器的网格栅式支撑折流装置，其特征在于包括：

与换热器壳体(4)内壁固联的支撑限定环(1)，在所述支撑限定环(1)内以多根格栅板(2)交叉连接形成多孔的格栅网，换热管(3)自所述格栅网的孔中穿过且所述换热管(3)的外壁与所述孔的内壁形成支撑，各所述格栅板(2)的两端与所述支撑限定环(1)的内壁固联。

2.根据权利要求1所述的一种管壳式换热器的网格栅式支撑折流装置，其特征在于，各所述格栅板(2)上设有开口的插槽(5)，任两根相交的格栅板之间通过所述插槽相互插接并焊接固定。

3.根据权利要求1所述的一种管壳式换热器的网格栅式支撑折流装置，其特征在于，任两根不相交的格栅板之间的中心间距L、以及各格栅板的厚度P通过下式确定：

L＝t×cosα/2；

P≤L-d；其中，P比L-d的差值小1～3mm；

上述式中：t为换热管的管间距，α为换热管排列角度，其中正三角形排列60°，正方形排列90°，d为换热管外径。

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