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CN103278037A - 高效型缩放扰流子环管框架以及装有该框架的换热器 - Google Patents

高效型缩放扰流子环管框架以及装有该框架的换热器 Download PDF

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CN103278037A
CN103278037A CN2013102329998A CN201310232999A CN103278037A CN 103278037 A CN103278037 A CN 103278037A CN 2013102329998 A CN2013102329998 A CN 2013102329998A CN 201310232999 A CN201310232999 A CN 201310232999A CN 103278037 A CN103278037 A CN 103278037A
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China
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scaling
tube
annular
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CN2013102329998A
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Inventor
童军杰
凌长明
凌冬冬
丁锦宏
钟暖平
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Guangdong Ocean University
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Guangdong Ocean University
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Abstract

本发明公开了一种高效型缩放扰流子环管框架以及装有该框架的换热器，该高效型缩放扰流子环管框架，主要由固定环、多个环管和多个缩放扰流子构成，多个环管和多个缩放扰流子固定在固定环内，所述环管间隔分布，缩放扰流子分布在环管之间，每个缩放扰流子与相邻环管固定连接，环管之间的间隙为管外热交换介质流动的通道，所述环管用以穿插换热管。该缩放扰流子环管框架结构既能应用于普通换热管，强化管外换热，减少管外流动与换热死区，提高换热器的有效换热面积，使传统管壳式换热器可进行更新和改造为高效换热器；同时，该缩放扰流环管结构也可以应用于高效换热管，同时强化管内换热和管外换热，使换热器平均换热系数得到提高。

Description

高效型缩放扰流子环管框架以及装有该框架的换热器
技术领域
本发明涉及一种换热器及其部件，具体涉及一种扰流子框架以及装有该框架的换热器。
背景技术
传统的管壳式换热器为弓形折流板换热器，其管外流动方式为横向冲刷，在管外弓形折流板附近区域容易形成流动死区，影响换热器的有效换热面积。同时，由于其管外流体横向冲刷管束的流动特点，壳程流体的流动阻力较大，因而容易产生机械振动及由此产生的噪音和机械失效，从而影响换热器的寿命。
新型的管壳式换热器如螺旋扁管换热器、螺旋槽换热器和缩放管换热器等换热器，其换热管结构较为复杂，加工成本高；同时，由于其采用新型的换热管，因而不能在传统管壳式换热器的基础上进行改造和更新。
对于管壳式换热器，相对于管内流体换热，管外流体的换热系数较小，折流板附近区域容易形成流动死去，有效换热面积小，管外平均传热系数小，热阻较大。因此如何减小管外流体的换热热阻，提高管外流体的换热系数，成为换热器强化换热亟需解决的研究问题。
发明内容
为了克服上述之不足，本发明目的在于提供一种能够提高换热器的换热效率，有利于对以传统管壳式换热器进行更新和改造的高效型缩放扰流子环管框架。
本发明的另一目的在于提供一种装有上述扰流子环管框架的换热器。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
高效型缩放扰流子环管框架，它主要由固定环、多个环管和多个缩放扰流子构成，多个环管和多个缩放扰流子固定在固定环内，所述环管间隔分布，缩放扰流子分布在环管之间，每个缩放扰流子与相邻环管固定连接，环管之间的间隙为管外热交换介质流动的通道，所述环管用以穿插换热管。
所述环管横向排成一排，环管由上到下排列成多排，上排中的环管与下排的环管相对应，上排环管与相邻的下排环管之间设有一排间隔分布的缩放扰流子，缩放扰流子与环管上下不对应。
所述缩放扰流子与相邻环管之间采用焊接的方式，与固定环接触的缩放扰流子及环管分别与固定环焊接。
所述缩放扰流子是由等截面段、收缩变截面段和扩张变截面段构成的杆状结构。
一种换热器，它主要由多个所述的高效型缩放扰流子环管框架、多个换热管、两个密封隔板、筒状壳体以及设在筒状壳体两端的封头构成，两个密封隔板设在筒状壳体的两端部，所述换热管的两端固定在两个密封隔板上且与封头相通，多个高效型缩放扰流子环管框架间隔分布在筒状壳体中，换热管从高效型缩放扰流子环管框架中的环管穿过，靠近筒状壳体两端的筒壁上分别设有换热管外热交换介质流入口和换热管外热交换介质流出口，所述两个封头上设有换热管内热交换介质流入口和换热管内热交换介质流出口。
所述多个高效型缩放扰流子环管框架通过拉杆固定成一个整体，拉杆从各个高效型缩放扰流子环管框架穿过将各个环管框架固定。
所述封头与筒状壳体之间通过法兰连接。
所述筒状壳体的底部设有底座。
所述换热管内热交换介质的流动方向与换热管外热交换介质的流动方向相反。
    本发明的有益效果：由于采用上述的结构形式，本发明较现有传统弓形折流板管壳式换热器的优点在于：1.减少了换热管外热交换介质的流动死区，提高了换热器的有效换热面积；2.可采用逆流换热，提高了换热管内外热交换介质的平均传热温差；3.换热管外热交换介质流动为纵向冲刷，减小了换热管外热交换介质对换热管的冲击而产生机械振动及由此产生的噪音和机械失效，延长了换热器的工作寿命；4.由于管外采用了缩放扰流子环管框架结构，增强管外流体的扰流流动，中断和破坏管外流体的边界层，强化换热管外热交换介质换热，提高了换热管外热交换介质的平均换热系数。本发明较现有管壳式换热器如螺旋扁管换热器、螺旋槽换热器和缩放管换热器的优点在于：1.缩放扰流子环管框架结构较为简单，加工成本低；2.由于可应用于普通的换热管，因而可在传统换热器的基础上，利用原有的换热管，将弓形折流板更改为缩放扰流子环管框架，有利于实现传统换热器的改造和更新。其成本大大节省。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1所示的侧视图；
图3为图2所示缩放扰流子放大的结构示意图；
图4为本发明换热器的结构示意图。
图中：1、固定环； 2、环管； 3、缩放扰流子；4、管外热交换介质流动的通道；5、等截面段；6、收缩变截面段；7、扩张变截面段；8、高效型缩放扰流子环管框架；9、换热管；10、密封隔板；11、筒状壳体；12、前端封头；13、底座；14、法兰；15、换热管外热交换介质流入口；16、换热管外热交换介质流出口；17、换热管内热交换介质流入口；18、换热管内热交换介质流出口；19、拉杆；20、后端封头。
具体实施方式      
 如图1、2、3所示，高效型缩放扰流子环管框架，它主要由固定环1、多个环管2和多个缩放扰流子3构成，多个环管2和多个缩放扰流子3固定在固定环1内，所述环管2横向排成一排，并间隔分布，环管2由上到下间隔排列成多排，上排中的环管2与下排的环管2相对应，上排环管与相邻的下排环管之间设有一排间隔分布的缩放扰流子3，缩放扰流子3与环管2上下不对应，所述缩放扰流子3与相邻环管2之间采用焊接的方式，与固定环接触的缩放扰流子及环管分别与固定环1焊接，环管之间的间隙为管外热交换介质流动的通道4，所述环管用以穿插换热管。所述缩放扰流子3是由等截面段5、收缩变截面段6和扩张变截面段7构成的杆状结构。
如图4所示，一种换热器，它主要由多个所述的高效型缩放扰流子环管框架8、多个换热管9、两个密封隔板10、筒状壳体11以及设在筒状壳体11两端的前端封头12、后端封头20构成，所述筒状壳体11的底部设有底座13，所述前端封头12和后端封头20分别与筒状壳体11的两端通过法兰14连接，两个密封隔板10设在筒状壳体11的两端部，所述换热管9的两端固定在两个密封隔板10上且与前端封头12和后端封头20相通，多个高效型缩放扰流子环管框架8间隔分布在筒状壳体11中，换热管9从高效型缩放扰流子环管框架8中的环管2穿过，靠近筒状壳体11两端的筒壁上分别设有换热管外热交换介质流入口15和换热管外热交换介质流出口16，所述前端封头12和后端封头20上分别设有换热管内热交换介质流入口17和换热管内热交换介质流出口18。
所述多个高效型缩放扰流子环管框架8通过四个拉杆19固定成一个整体，拉杆19从各个高效型缩放扰流子环管框架8的环管穿过将各个环管框架固定。环管主要用来穿插换热管的，当然也可以预留出四个环管，用以穿插拉杆19，为了适应的拉杆19的直径大小，可以将这四个环管的直径设计的小一些。
    工作原理：换热管内热交换介质的流程：换热管内热交换介质通过前端的封头12上的换热管内热交换介质流入口17，切向进入前端封头12，通过密封隔板10分配进入各个换热管9内，并与换热管外热交换介质进行换热。然后通过筒状壳体的另一端的密封隔板10汇集进入后端封头20，换热管内热交换介质通过换热管内热交换介质流出口18切向流出。切向进入和切向流出使换热管内热交换介质流体分配和汇集更均匀。
换热管外热交换介质的流程：通过换热管外热交换介质流入口15，切向进入筒状壳体11，与换热管内热交换介质进行热交换。在筒状壳体中，换热管外热交换介质每经过第一个高效型缩放扰流子环管框架8中的管外热交换介质流动的通道4后，在缩放扰流子的作用下，增强管外流体的扰流流动，中断和破坏管外流体的边界层，强化换热管外热交换介质换热，经过一系列高效型缩放扰流子环管框架8后，换热管外热交换介质通过换热管外热交换介质流出口16流出筒状壳体。切向进入和切向流出使热交换介质流体分配和汇集更均匀。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高效型缩放扰流子环管框架，其特征在于：它主要由固定环、多个环管和多个缩放扰流子构成，多个环管和多个缩放扰流子固定在固定环内，所述环管间隔分布，缩放扰流子分布在环管之间，每个缩放扰流子与相邻环管固定连接，环管之间的间隙为管外热交换介质流动的通道，所述环管用以穿插换热管。
2.根据权利要求1所述的高效型缩放扰流子环管框架，其特征在于：所述环管横向排成一排，环管由上到下排列成多排，上排中的环管与下排的环管相对应，上排环管与相邻的下排环管之间设有一排间隔分布的缩放扰流子，缩放扰流子与环管上下不对应。
3.根据权利要求1或2所述的高效型缩放扰流子环管框架，其特征在于：所述缩放扰流子与相邻环管之间采用焊接的方式，与固定环接触的缩放扰流子及环管分别与固定环焊接。
4.根据权利要求3所述的高效型缩放扰流子环管框架，其特征在于：所述缩放扰流子是由等截面段、收缩变截面段和扩张变截面段构成的杆状结构。
5.一种换热器，其特征在于：它主要由权利要求1至4任一项所述的多个高效型缩放扰流子环管框架、多个换热管、两个密封隔板、筒状壳体以及设在筒状壳体两端的封头构成，两个密封隔板设在筒状壳体的两端部，所述换热管的两端固定在两个密封隔板上且与封头相通，多个高效型缩放扰流子环管框架间隔分布在筒状壳体中，换热管从高效型缩放扰流子环管框架中的环管穿过，靠近筒状壳体两端的筒壁上分别设有换热管外热交换介质流入口和换热管外热交换介质流出口，所述两个封头上设有换热管内热交换介质流入口和换热管内热交换介质流出口。
6.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于：所述多个高效型缩放扰流子环管框架通过拉杆固定成一个整体，拉杆从各个高效型缩放扰流子环管框架穿过将各个环管框架固定。
7.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于：所述封头与筒状壳体之间通过法兰连接。
8.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于：所述筒状壳体的底部设有底座。
9.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于：所述换热管内热交换介质的流动方向与换热管外热交换介质的流动方向相反。
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