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CN106440882A - 类梯形倾斜折流板管壳式换热器 - Google Patents

类梯形倾斜折流板管壳式换热器 Download PDF

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CN106440882A
CN106440882A CN201611043880.6A CN201611043880A CN106440882A CN 106440882 A CN106440882 A CN 106440882A CN 201611043880 A CN201611043880 A CN 201611043880A CN 106440882 A CN106440882 A CN 106440882A
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heat exchange
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罗元坤
熊晓朝
王永庆
秦晓柯
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Zhengzhou University
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Zhengzhou University
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/1607—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with particular pattern of flow of the heat exchange media, e.g. change of flow direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

本发明提供了一种类梯形倾斜折流板管壳式换热器，它包括壳体、换热管、管板、拉杆和类梯形折流板，相邻的两组类梯形折流板正交布置，每组包括至少两个平行的类梯形折流板，所述类梯形折流板对应所述换热管均布若干孔，所述换热管穿过所述孔设置，所述类梯形折流板倾斜设置；所述类梯形折流板边缘对应所述拉杆均布有定管孔，所述拉杆穿过所述定管孔和所述壳体卡接，所述拉杆外套有定管距，所述定管距通过螺栓固定在所述拉杆上。该类梯形倾斜折流板管壳式换热器可以有效提高换热效率且易于加工，具有广阔的应用前景。

Description

类梯形倾斜折流板管壳式换热器
技术领域
本发明涉及换热器领域，具体涉及一种类梯形倾斜折流板管壳式换热器。
背景技术
随着经济和工业的快速发展,世界各国面临着能源短缺的问题，所以如何高效利用已有能源是各国人们日益关注的焦点。其中，换热器不仅能合理调节工艺介质的的温度以满足工艺流程的需要，也是余热、废热回收利用的有效装置。目前，应用较广泛的换热器为管壳式换热器。然而，由于结构原因致使壳程存在较大的流动死区和沿程压降。
为了解决上述问题，近年来，业界开发了一些使用螺旋折流板的新型管壳式换热器，螺旋折流板使壳侧流体呈螺旋状流动，从而克服了弓形折流板换热器的缺点，不仅降低了流动阻力，而且促进了强化传热。例如，现有一种采用连续曲面的连续螺旋折流板换热器，相对弓形折流板换热器而言，该种换热器可以有效减小流动阻力及漏流。但是，连续螺旋折流板换热器的加工工艺较为复杂，不易生产。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种流动阻力小、换热效率高且易于加工的类梯形倾斜折流板管壳式换热器。
一种类梯形倾斜折流板管壳式换热器，包括壳体、换热管、管板、拉杆和多组类梯形折流板，相邻的两组所述类梯形折流板正交布置，每组包括至少两个平行的类梯形折流板，所述类梯形折流板对应所述换热管均布若干孔，所述换热管穿过所述孔设置，所述类梯形折流板倾斜设置；所述类梯形折流板通过拉杆固定，各类梯形折流板之间通过定距管定距。
基于上述，所述类梯形折流板与所述换热管夹角为，20°≤≤70°。
基于上述，每组包括两个类梯形折流板，所述类梯形折流板是由椭圆板从长轴两端分别切去高为和高为的弓形板制得的；其中R为所述壳体的半径，所述椭圆板的长轴为，短轴为2R。
基于上述，每组内所述类梯形折流板间距为。
基于上述，每组包括三个类梯形折流板，每组中间的类梯形折流板是由从长轴两端的顶点分别切去高为的弓形板制得的；每组中间的类梯形折流板是由椭圆板从长轴两端的顶点分别切去高为和高为的弓形板制得的；其中R为所述壳体的半径，所述椭圆板的长轴为，短轴为2R。
基于上述，每组内所述类梯形折流板间距为。
基于上述，相间的两组所述类梯形折流板平行或对称布置。
基于上述，所述换热管穿过所述孔且与所述类梯形折流板的夹角为45°。
本发明相对现有技术具有实质性特点和进步，具体地说，本发明具有以下优点：
1. 相邻的两组所述类梯形折流板正交布置，使得壳程流体在一组所述类梯形折流板以一个方向流动后，在流过下一组所述类梯形倾斜折流板又以另一方向流动，这种连续周期性的改变流体流动方向，增强壳程流体参混程度，对壳程流体扰动效果明显，增加壳程流体的平均流速和湍动程度，提高了换热效率，同时所述类梯形折流板斜向流动相比于弓形折流板的横向流动减小了流动阻力，壳程压降大幅降低，而且在加工制造方面克服了连续螺旋折流板换热器不易加工的缺点。
2. 经过对换热器数值模拟计算，在壳程质量流量为3.5kg/s～16kg/s时，本发明的类梯形折流板换热器相比弓形折流板换热器，压降降低24.7%～36.6%，换热系数提高1.3%～2.4%，单位壳程压降下的换热系数提高26.8%～36.9%；和连续螺旋折流板换热器相比，压降降低23%～32.9%，换热系数降低1.6%～2.1%，单位壳程压降下的换热系数提高20.5%～30%，因此，本发明类梯形折流板换热器可以有效降低压降，提高换热系数和综合性能。
3. 相邻两组所述类梯形折流板正交布置，所述类梯形折流板通过拉杆固定，各类梯形折流板之间通过定距管定距，可以对换热管在横向和纵向位置上进行支撑和定位，避免由于振动对换热器造成的损伤。
附图说明
图1为实施例1中类梯形倾斜折流板管壳式换热器的内部结构示意图。
图2为一组类梯形折流板的主视图。
图3为图2的右视图。
图4为实施例1中相邻两组所述类梯形折流板正交布置的结构示意图。
图5为表达实施例1中连续四组类梯形折流板位置关系的结构示意图。
图6为类梯形折流板的制作原理图。
图7为表达实施例2中连续四组类梯形折流板位置关系的结构示意图。
图8为实施例3中类梯形倾斜折流板管壳式换热器的内部结构示意图。
图9为实施例1中壳程流体流过一组所述类梯形折流板动时的流动状态示意图。
图中：1.换热管；2.类梯形折流板；3.一类弓形板；4.二类弓形板；5.孔。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种类梯形倾斜折流板管壳式换热器，包括壳体、换热管1、管板、拉杆和类梯形折流板2，如图1～5所示，相邻的两组类梯形折流板2正交布置，相间的两组类梯形折流板2平行布置，每组包括两个平行的类梯形折流板2，所述类梯形折流板2对应所述换热管1均布若干孔5，所述换热管1穿过所述孔5设置，所述类梯形折流板2倾斜设置，所述类梯形折流板2与所述换热管1夹角=45°，壳程流体流过一组所述类梯形折流板2时的流动状态示意图，如图9所示，壳程流体在一组所述类梯形折流板2以一个方向流动后，在流过下一组所述类梯形倾斜折流板2又以另一方向流动，这种连续周期性的改变流体流动方向，增强壳程流体参混程度，对壳程流体扰动效果明显，增加壳程流体的平均流速和湍动程度，提高了换热效率。
所述类梯形折流板2通过拉杆固定，各类梯形折流板2之间通过定距管定距，所述类梯形折流板2边缘对应所述拉杆均布有定管孔，所述拉杆穿过所述定管孔和所述壳体卡接，所述拉杆外套有定距管，所述定距管通过螺栓固定在所述拉杆上，可以对换热管1在横向和纵向位置上进行支撑和定位，避免由于振动对换热器造成的损伤。
每组内所述类梯形折流板1间距为，如图6所示，所述类梯形折流板2是由椭圆板从长轴两端分别切去高为的二类弓形板4和高为的一类弓形板3制得的，其中R为所述壳体的半径，所述椭圆的长轴为，短轴为2R的；保证壳层流体在所述类梯形折流板2引导下进行周期流动无漏流，所述类梯形折流板2斜向流动相比于弓形折流板的横向流动减小了流动阻力，壳程压降大幅降低，而且在加工制造方面克服了连续螺旋折流板换热器不易加工的缺点。
实施例2
如图7所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：相间的两组类梯形折流板2对称布置；
实施例3
如图8所示，本实施例与上述实施例不同之处在于：每组包括三个类梯形折流板2，每组内所述类梯形折流板2间距为，每组中间的类梯形折流板2是由椭圆板从长轴两端分别切去高为的弓形板制得的；每组中间的类梯形折流板2是由椭圆板从长轴两端分别切去高为和高为的弓形板制得的，其中R为所述壳体的半径，所述椭圆的长轴为，短轴为2R的。
在其他的实施例中，与上述实施例的不同之处在于：所述类梯形折流板2与所述换热管1的夹角可根据需求设置。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种类梯形倾斜折流板管壳式换热器，其特征在于：它包括壳体、换热管、管板、拉杆和多组类梯形折流板，相邻的两组所述类梯形折流板正交布置，每组包括至少两个平行的类梯形折流板，所述类梯形折流板对应所述换热管均布若干孔，所述换热管穿过所述孔设置，所述类梯形折流板倾斜设置；所述类梯形折流板通过拉杆固定，各类梯形折流板之间通过定距管定距。
2.根据权利要求1所述的类梯形倾斜折流板管壳式换热器，其特征在于：所述类梯形折流板与所述换热管夹角为，20°≤≤70°。
3.根据权利要求2所述的类梯形倾斜折流板管壳式换热器，其特征在于：每组包括两个类梯形折流板，所述类梯形折流板是由椭圆板从长轴两端分别切去高为和高为的弓形板制得的；其中R为所述壳体的半径，所述椭圆板的长轴为，短轴为2R。
4.根据权利要求3所述的类梯形倾斜折流板管壳式换热器，其特征在于：每组内所述类梯形折流板间距为。
5.根据权利要求2所述的类梯形倾斜折流板管壳式换热器，其特征在于：每组包括三个类梯形折流板，每组中间的类梯形折流板是由从长轴两端的顶点分别切去高为的弓形板制得的；每组中间的类梯形折流板是由椭圆板从长轴两端的顶点分别切去高为和高为的弓形板制得的；其中R为所述壳体的半径，所述椭圆板的长轴为，短轴为2R。
6.根据权利要求5所述的类梯形倾斜折流板管壳式换热器，其特征在于：每组内所述类梯形折流板间距为。
7.根据权利要求2～6任一项所述的类梯形倾斜折流板管壳式换热器，其特征在于：相间两组所述类梯形折流板平行或对称布置。
8.根据权利要求7所述的类梯形倾斜折流板管壳式换热器，其特征在于：所述换热管穿过所述孔且与所述类梯形折流板的夹角为45°。
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