CN201259385Y - 三分之一扇形螺旋折流板管壳式换热器 - Google Patents

Abstract

三分之一扇形螺旋折流板管壳式换热器，涉及正三角排列布管的螺旋折流板管壳式换热器的技术领域。本实用新型的管板同心布置并焊接在圆筒形壳体的两端，在管板上划分三块三等分对称布管区域，若干块折流板依次倾斜布置在圆筒形壳体内，每块折流板由一条椭圆曲边和两条对称于椭圆半短轴的直边构成，两条直边分别位于管束的自然间隔中，以该折流板相切椭圆的半短轴为折流板基准线，基准线与壳体轴线垂直，且与该折流板包含的正三角形排列布管的一条管孔中心连线重合；相邻两块折流板的后一块折流板的前缘边与前一块折流板的后缘边在折流板外圈首尾相接。本实用新型实现了换热效率高、降低阻力损失、适合于正三角形排列布管的目的。

Description

三分之一扇形螺旋折流板管壳式换热器

技术领域

本实用新型涉及螺旋折流板管壳式换热器，尤其涉及正三角排列布管的管壳式换热器的技术领域。

背景技术

管壳式换热器因其结构简单，承受压力高的特点依然是热交换设备的主流型式。常用的弓形折流板形式虽然加工制造简单，但存在流动死区，流动阻力较大，以及在缺口处管束支撑跨距较大，容易诱导振动破坏等缺点，因而催生许多新的管束支撑方案，螺旋折流板就是其中之一。理论上的螺旋折流板是曲面，难以制作，目前已有1/4椭圆/扇形螺旋折流板改进方案，每层折流板由4片1/4椭圆/扇形折流板组成，头尾相接可组成壳侧螺旋通道。由于管壳式换热器中大量使用的是最为紧凑的正三角形布置的管束，而这就给在1/4椭圆/扇形折流板上进行倾斜管孔的划线定位造成较大的困难，影响了这种类型折流板的普及应用。

发明内容

本发明目的是提供一种换热效率高、降低阻力损失、适合于正三角形排列布管的三分之一扇形螺旋折流板管壳式换热器。

本发明为实现上述目的采用如下技术方案：

本发明包括圆筒形壳体、管束、左管板、右管板、流体进口接管、流体出口接管，两块管板同心布置并焊接在圆筒形壳体的两端，管束的每根管子都从一端管板穿入，再从右管板伸出，每个管子的管端都与管板焊接或胀接；流体进口接管、流体出口接管布置在圆筒形壳体的两端侧面；其特征在于：还包括若干块折流板，每块折流板倾斜布置在圆筒形壳体内，每块折流板由一条该折流板相切椭圆的曲边和两条对称于椭圆的半短轴的直边构成，每块折流板的投影约占据圆筒形壳体的内截面圆的三分之一，两条直边分别位于管束的自然间隔中；以该折流板相切椭圆的半短轴为基准线，基准线与壳体轴线垂直，且与该折流板包含的正三角形排列布管的一条管孔中心连线重合；两条直边也各与另外方向的管孔中心连线平行；每块折流板以基准线为轴倾斜；相邻两块折流板的后一块折流板的前缘边与前一块折流板的后缘边在折流板外圈首尾相接，在管板上划分三块与每个折流板所占的扇区相对应的三等分对称区域，每块折流板上的管孔与管板上相应区域的管孔一一对应。

比较好的是：本实用新型可利用在管板上划分的三等分对称区域之间的间隔在换热器两端封头内设置分隔板，形成三管程流动。

本实用新型的扇形折流板的形状实为椭圆扇形，两条直边对称于椭圆的半短轴(基准线)，长度相等，且两条直边与基准线的夹角相等；两条直边的夹角随倾斜角β的不同将稍大于120°；相邻两块折流板的后一块折流板的前缘边与前一块折流板的后缘边在折流板外圈首尾相接，宜有少量重叠，重叠余量以方便钻孔且不干涉相邻管束为原则，设置重叠余量有利于减少相邻折流板交接处的逆向漏流。

本实用新型采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点：

1、壳侧流体由弓形折流板方案的蛇形流动变为本方案的螺旋流动。前者的流动方向不断改变，造成对传热没有贡献的局部阻力损失，而后者的流动方向基本不变，没有额外的局部阻力损失。由于各折流板覆盖了全部流体通道，且管束支撑点间距不变，支撑位置逐步变化，避免了弓形折流板方案的流动死区和缺口处部分管束支撑跨距过大容易产生共振而造成振动破坏的问题，使得本方案不仅传热效率提高，流动阻力减小，而且强度条件改善。对于壳侧容积流速较大的场合，可采用双头螺旋折流板，以减小层距，缩小管束的支撑间距。

2、本实用新型的布管设计方式是先按三等分分隔区域后布管，区域内管束排列各自为营，因此设计比较方便，容易实现折流板形状和布管的对称性，但此时相邻区域管束相互之间的排列关系将由区域内部的叉排变为交界处的顺排。

3、由于各折流板以基准线为轴倾斜，折流板上与基准线平行方向的尺寸没有改变，而与基准线垂直方向的管孔间距尺寸则略有放大，需要除以cosβ，两条直角边的夹角是倾斜角β的单值函数，所以对三分之一扇形折流板的下料和折流板上倾斜管孔的定位划线加工还是比较容易实现的。

4、利用在管板上划分的三等分对称区域之间的间隔在换热器两端封头内设置分隔板，还可形成三管程流动。三管程流动不仅可提高管内流体的流速，而且可比偶数管程流动更接近逆流传热。与适合于均匀排列布管的不等边三分扇形螺旋折流板换热器相比，由于两条直边的对称性，给折流板的划线、加工、装配带来方便。因此，对于可以采用分区布管的螺旋折流板换热器，本实用新型方案有较好的灵活性。分区布管的管束排列方法也同样可应用于三分椭圆螺旋折流板换热器。

附图说明

图1是本实用新型的一种立体结构示意图。

图2是本实用新型折流板首尾相接布置立体示意图。

图3是本发明实施例的折流板在换热器中布置的投影视图。

图4是本实用新型折流板投影主视图。

图5是本实用新型折流板的俯视图。

图6是图5的A向视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明：

实施例：如图1—6所示，本发明包括圆筒形壳体1、管束2、左管板31、右管板32、流体进口接管5、流体出口接管6，左管板31、右管板32同心布置并焊接在圆筒形壳体1的两端，管束2的每根管子都从左管板31穿入，再从右管板32伸出，每个管子的管端都与管板焊接或胀接；流体进口接管5、流体出口接管6以方便流体进入壳体后的均匀分布和方便汇集流体为原则，分别布置在圆筒形壳体1的两端侧面位置；还包括若干块折流板4，每块折流板4倾斜布置在圆筒形壳体1内，每块折流板4由一条椭圆曲边和两条对称于椭圆半短轴的直边构成，每块折流板4的投影约占据圆筒形壳体1的内截面圆的三分之一；两条直边分别位于管束的自然间隔中；以该折流板相切椭圆的半短轴为基准线，基准线与壳体轴线垂直，且与该折流板包含的正三角形排列布管的一条管孔中心连线重合；两条直边也各与另外方向的管孔中心连线平行；每块折流板以基准线为轴倾斜；相邻两块折流板4的后一块折流板的前缘边与前一块折流板的后缘边在折流板外圈首尾相接，在管板上划分三块与每个折流板所占的扇区相对应的三等分对称区域，每块折流板4上的管孔与管板上各区域的管孔一一对应。若利用在管板上划分的三等分对称区域之间的间隔在换热器两端封头内设置分隔板，可形成三管程流动。

Claims (2)

1、一种三分之一扇形螺旋折流板管壳式换热器，包括圆筒形壳体(1)、管束(2)、左管板(31)、右管板(32)、流体进口接管(5)、流体出口接管(6)，左管板(31)、右管板(32)同心布置并焊接在圆筒形壳体(1)的两端，管束(2)的每根管子都从左管板(31)穿入，再从右管板(32)伸出，每个管子的管端都与管板焊接或胀接；流体进口接管(5)、流体出口接管(6)布置在圆筒形壳体(1)的两端侧面；其特征在于：还包括若干块折流板(4)，每块折流板(4)倾斜布置在圆筒形壳体(1)内，每块折流板(4)由一条该折流板相切椭圆的曲边和两条对称于椭圆半短轴的直边构成，每块折流板(4)的投影约占据圆筒形壳体(1)的内截面圆的三分之一；两条直边分别位于管束的自然间隔中；以该折流板相切椭圆的半短轴为基准线，基准线与壳体轴线垂直，且与该折流板包含的正三角形排列布管的一条管孔中心连线重合；两条直边也各与另外方向的管孔中心连线平行；每块折流板以基准线为轴倾斜；相邻两块折流板(4)的后一块折流板的前缘边与前一块折流板的后缘边在折流板外圈首尾相接；在管板上划分三块与每个折流板所占的扇区相对应的三等分对称区域，每块折流板(4)上的管孔与管板上相应区域的管孔一一对应。

2、根据权利要求1所述的三分之一扇形螺旋折流板管壳式换热器，其特征在于在管板上划分的三等分对称区域之间的间隔中设置分隔板，所述分隔板设置在换热器两端封头内，形成三管程流动。

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