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CN202814167U - 螺旋簧支撑壳管式换热器 - Google Patents

螺旋簧支撑壳管式换热器 Download PDF

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CN202814167U
CN202814167U CN 201220486311 CN201220486311U CN202814167U CN 202814167 U CN202814167 U CN 202814167U CN 201220486311 CN201220486311 CN 201220486311 CN 201220486311 U CN201220486311 U CN 201220486311U CN 202814167 U CN202814167 U CN 202814167U
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CN
China
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tube
heat exchanger
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head
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Application number
CN 201220486311
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English (en)
Inventor
代国岭
张春霞
张希忠
马虎根
吕凤勇
何红萍
高慧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Shuanghan Petrochemical Equipment Co ltd
Original Assignee
Shandong Wanhai Shuanghan Chemical Equipment Co Ltd
University of Shanghai for Science and Technology
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Abstract

一种的高传热系数低压降管式换热器，特别涉及一种螺旋簧支撑壳管式换热器，包括包括壳体（7）、换热管（5）、第一管板（12）和第二管板（13），其特征在于：壳体上设置壳侧流体入口（3）和壳侧流体出口（4），壳体两端分别设置凸形封头（9）和换热器封头管箱（14），换热器封头管箱上设置管侧流体入口（1）和管侧流体出口（2），管侧流体入口和管侧流体出口相对应，换热管与第一管板和第二管板固定连接在壳体内，螺旋簧支撑扰流结构（6）等间距的安装在换热管之间。本实用新型利用特殊螺旋簧式结构作为管间支撑物空隙度高的特点，有效地增加壳侧流体的扰动与混合，减薄了边界层厚度，提高了传热效率，降低制造生产成本，节约能源消耗。

Description

螺旋簧支撑壳管式换热器
技术领域
本实用新型涉及一种的高传热系数低压降管式换热器，特别涉及一种螺旋簧支撑壳管式换热器。
背景技术
传统的管壳式换热器具有结构简单、可靠性高、适应压力范围广、选在范围大、成本低，设计、制造和实用技术成熟等优点，特别是在处理大流量、温度和压力等高参数的情况下，管壳式换热器更凸显其优势。因此，管壳式换热器广泛应用于石油、化工、能源、动力、冶金等领域。但是，传统的换热器一般采用光滑管或异型管作为传热元件；折流板或是折流杆支撑管束，兼有导流的作用。壳侧流体流动时在转折区及进出口附近涡流滞留区会形成流动和传热死区，从而降低了传热效率。壳程流体横向冲刷管束，造成较大的流动阻力，并且在大雷诺数下管束常发生流体诱发震动，而导致换热管泄露失效。因此传统管壳式换热器在结构和性能上都有待进一步完善。
实用新型内容
根据以上现有技术的不足，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种在保证足够强度的扰动的同时，又可有效的降低壳程流体的压降，减少传热温差损失，提高总传热系数的螺旋簧支撑换热管的管壳式换热器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种螺旋簧支撑壳管式换热器，包括壳体、换热管、第一管板和第二管板，其特征在于：壳体上设置壳侧流体入口和壳侧流体出口，壳体两端分别设置凸形封头和换热器封头管箱，换热器封头管箱上设置管侧流体入口和管侧流体出口，管侧流体入口和管侧流体出口相对应，换热管与第一管板和第二管板固定连接在壳体内，螺旋簧支撑扰流结构等间距的安装在换热管之间。
采用螺旋簧支撑扰流结构等间距的安装在换热管之间并与换热管紧密接触，以多点支撑方式支撑换热管，管间支撑物空隙度高，有效的增加了壳侧流体的扰动和混乱，减薄了边界层的厚度，对流体的阻力小，提高了传热效率。管侧流体入口、管侧流体出口和换热管构成管程流道，壳侧流体入口、壳侧流体出口与螺旋簧支撑结构共同构成换热器的壳侧流体通道。
所述的换热器封头管箱由换热器封头、隔板和第一管板构成，换热器封头管箱与隔板焊成一体，隔板水平设置于换热器封头和第一管板之间。强化管内外的对流热换，提高总换热系数，提高整个换热器的传热性能。螺旋簧支撑物可以为Si-Mn钢或不锈钢，也可以由其他高强度或耐腐蚀的材料通过连铸、模铸等方法制造。
所述的螺旋簧支撑扰流结构为渐缩渐扩型螺旋簧。渐缩渐扩型螺旋簧结构刚度较大，可以承受较大负载，平直段为支撑结构，渐缩渐扩段为扰流结构，支撑物根据换热管的管形布置，支撑段选择适当的螺距。
所述的螺旋簧支撑扰流结构以点接触方式与换热管连接。减薄了边界层的厚度，提高传热效率。
所述的换热管可以为光管、缩放管、横纹波纹管、螺旋波纹管、扭曲管螺旋槽管或波接管。
所述的换热管与第一管板和第二管板的连接方式为强度焊或强度胀接。增强牢固性。
所述的凸形封头与第二管板的连接方式为堆焊，堆焊厚度为4mm-6mm，凸形封头通过法兰结构与壳体连接。
本实用新型所具有的有益效果是：所述的螺旋簧支撑换热管的壳管式换热器利用特殊螺旋簧式结构作为管间支撑物空隙度高的特点，可有效地增加壳侧流体的扰动与混合，减薄了边界层的厚度，而其自身对流体的阻力又很小，提高了传热的效率。另外，用异形管代替现有的光滑传热管，可强化管内外的的对流换热，提高总换热系数，提高整个换热器的传热性能。与现有的技术相比，在传热工艺不变的情况下，这种设计方法可大大节省金属材料的消耗，降低制造生产成本，节约能源消耗，在能源日益短缺的今天具有可观的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为螺旋簧支撑壳管式换热器的示意图；
图2为螺旋簧的三维模型的三维示意图；
图3为螺旋簧的三维模型的前视图；
图4为螺旋簧的三维模型的左视图；
图5为螺旋簧支撑管式换热器的横向切面示意图；
图6为圆锥缩放管结构示意图；
图7为横纹波纹管示意图；
图8为螺旋波纹管示意图；
其中：1、管侧流体入口  2、管侧流体出口  3、壳侧流体入口  4、壳侧流体出口5、换热管  6、螺旋簧支撑扰流结构  7、壳体  8、换热器封头管箱  9、凸形封头  10、隔板  11、防冲板  12、第一管板  13、第二管板。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述：
如图1-8所示，螺旋簧支撑壳管式换热器，包括壳体7、换热管5、第一管板12和第二管板13，壳体7上设置壳侧流体入口3和壳侧流体出口4，壳体7两端分别设置凸形封头9和换热器封头管箱14，换热器封头管箱14上设置管侧流体入口1和管侧流体出口2，管侧流体入口1和管侧流体出口2相对应，换热管5与第一管板12和第二管板13固定连接在壳体7内，螺旋簧支撑扰流结构6等间距的安装在换热管5之间。换热器封头管箱14由换热器封头8、隔板10和第一管板12构成，换热器封头管箱14与隔板10焊成一体，隔板10水平设置于换热器封头8和第一管板12之间。螺旋簧支撑扰流结构6为渐缩渐扩型螺旋簧。螺旋簧支撑扰流结构6以点接触方式与换热管5连接。换热管5可以为光管、缩放管、横纹波纹管、螺旋波纹管、扭曲管螺旋槽管或波接管。换热管5与第一管板12和第二管板13的连接方式为强度焊或强度胀接。凸形封头9与第二管板13的连接方式为堆焊，堆焊厚度为4mm-6mm，凸形封头9通过法兰结构与壳体7连接。
工作原理和使用过程：
图1-8为本实用新型的一种具体结构。本螺旋簧支撑管式换热器由管侧流体入口管1、管侧流体出口2、壳侧流体入口3、壳侧流体出口4、换热管5、螺旋簧支撑扰流结构6、壳体7、换热器封头8、凸形封头9、隔板10、防冲板11、第一管板12、第二管板13、换热器封头管箱14等结构组成。其相互连接关系为换热管5与管板通过强度焊或是强度胀接的方式连接固定于换热器的壳体7内，螺旋簧以一定的间距排列在换热管之间，以点接触的方式支撑换热管，凸形封头9和第二管板13以堆焊的方式连接，堆焊厚度4-6mm，管板采用不锈钢结构。换热器封头管箱14和隔板10焊成一体，隔板10水平设置于换热器封头8、第一管板12之间的中心处。凸形封头9通过法兰结构和壳体7连接。管侧流体入口1和出口2和换热管5共同构成管程流道。壳侧流体入口3、壳侧流体出口4螺旋簧支撑结构共同构成换热器的壳侧流体通道。如图5所示，一种螺旋簧支撑结构在管式换热器中的横向剖面图。结构形式为渐缩渐扩型螺旋簧，其中平直段为支撑结构，渐缩渐扩段为扰流结构。使用60Si2MnA制造此螺旋簧结构，经过热处理后的硬度为HRc42-48。传热管可以是光管、也可以是缩放管、横纹波纹管、螺旋波纹管、扭曲管螺旋槽管、波节管等异形强化换热管管。
根据具体的设计要求，本实用新型的结构形式也可以为单壳程单管程、单壳程多管程及多壳程多管程类换热器。各类换热管的进出口位置依换热器的具体类型而定。

Claims (7)

1.一种螺旋簧支撑壳管式换热器，包括壳体（7）、换热管（5）、第一管板（12）和第二管板（13），其特征在于：壳体（7）上设置壳侧流体入口（3）和壳侧流体出口（4），壳体（7）两端分别设置凸形封头（9）和换热器封头管箱（14），换热器封头管箱（14）上设置管侧流体入口（1）和管侧流体出口（2），管侧流体入口（1）和管侧流体出口（2）相对应，换热管（5）与第一管板（12）和第二管板（13）固定连接在壳体（7）内，螺旋簧支撑扰流结构（6）等间距的安装在换热管（5）之间。
2.根据权利要求1所述的螺旋簧支撑壳管式换热器，其特征在于：所述的换热器封头管箱（14）由换热器封头（8）、隔板（10）和第一管板（12）构成，换热器封头管箱（14）与隔板（10）焊成一体，隔板（10）水平设置于换热器封头（8）和第一管板（12）之间。
3.根据权利要求1所述的螺旋簧支撑壳管式换热器，其特征在于：所述的螺旋簧支撑扰流结构（6）为渐缩渐扩型螺旋簧。
4.根据权利要求1所述的螺旋簧支撑壳管式换热器，其特征在于：所述的螺旋簧支撑扰流结构（6）以点接触方式与换热管（5）连接。
5.根据权利要求1所述的螺旋簧支撑壳管式换热器，其特征在于：所述的换热管（5）可以为光管、缩放管、横纹波纹管、螺旋波纹管、扭曲管螺旋槽管或波接管。
6.根据权利要求1所述的螺旋簧支撑壳管式换热器，其特征在于：所述的换热管（5）与第一管板（12）和第二管板（13）的连接方式为强度焊或强度胀接。
7.根据权利要求1所述的螺旋簧支撑壳管式换热器，其特征在于：所述的凸形封头（9）与第二管板（13）的连接方式为堆焊，堆焊厚度为4mm-6mm，凸形封头（9）通过法兰结构与壳体（7）连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110057221A (zh) * 2019-05-16 2019-07-26 北京盛赢节能技术有限公司 流化床换热器低阻力封头

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Owner name: SHANDONG SHUANGHAN PETRIFACTION EQUIPMENT CO., LTD

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Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 255418 ZIBO, SHANDONG PROVINCE TO: 255424 ZIBO, SHANDONG PROVINCE

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Address after: 255418, Shandong, Zibo province Linzi District Phoenix Town Government West Kou Village South

Patentee after: Shandong Shuanghan Petrochemical Equipment Co.,Ltd.

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Patentee before: SHANDONG WANHAI SHUANGHAN CHEMICAL EQUIPMENT Co.,Ltd.

Patentee before: University of Shanghai for Science and Technology

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Patentee before: University of Shanghai for Science and Technology

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CP03 Change of name, title or address

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Patentee after: Shandong Shuanghan Petrochemical Equipment Co.,Ltd.

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Patentee before: ZIBO WANCHANG CHEMICAL EQUIPMENT Co.,Ltd.

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CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

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