[实用新型]一种高效折流杆热交换器

说明书

本发明属于压力容器的换热设备。

折流杆热交换器是美国PHILLIPS公司在八十年代初期开发的产品，并且不断地更新。美国专利US4342360、US4286366、US4657073、US5058664等，都公开了折流杆换热器的结构形式。综观这些专利的特点有：1、折流圈是由许多平行的折流杆(圆形、椭圆形、矩形、矩齿形、方形等)焊接在外圈上而组成。四个折流圈从四个方向夹紧换热管，所形成的管束如同笼子形状。2、管束的整体刚性是工程实施的关键，在管束的支撑方式上做了多方面的研究。3、换热管有光滑管和低翅片管。

换热管是折流杆换热器的关键元件。国内外厂家已经开发出来了多种形式的换热管。其中波纹管是一种双面强化传热的管型，内外壁被轧成环状波纹凸肋，其内壁能改变流体边界层的流动状态、外壁能增大扰动，达到双面强化传热的目的。目前国内供热、电力行业的波纹管换热器都是不锈钢薄壁波纹管系列，其壁厚一般为管子直径的2％，约为0.3-0.5mm，不适合于石油化工企业的高温高压操作条件。

中国专利ZL99216010.3，公开日2000.5.24，公开号：CN2379970Y公开的一种厚壁波纹管，是以通用换热管为基管经无切屑轧制成厚壁波纹管，其壁厚一般为管子直径的10％，约为1.6-2.5mm。材质有碳钢、低合金钢和不锈钢。此种厚壁波纹管适合于石油化工企业的高温高压操作条件。

本实用新型的目的在于利用厚壁波纹管，开发出一种高效能的折流杆热交换器，满足石油化工企业的需要。

本实用新型的折流杆热交换器包括壳体、管束，其特征在于：管束由厚壁波纹管经折流圈支撑而成，折流圈采用矩形折流杆，矩形折流杆的长边为1～1.2倍的厚壁波纹管的波距。

本实用新型所用厚壁波纹管，即中国专利99216010.3公开的一种厚壁波纹管，其壁厚一般为管子直径的10％。

本实用新型采用厚壁波纹管实现了双侧强化传热的效果，适合于石油化工企业的高温高压操作条件。推荐，壳体采用外导流筒结构，使流体流经管咀的阻力减至最小，这样与极低的管束阻力相一致，可以充分发挥折流杆换热器的优势。外导流筒比内导流筒的流体阻力可减少近一倍，并使流体分布更加合理。

本实用新型在使用折流圈构成管束支撑方法上有以下优点：采用矩形折流杆，其长边与波距相匹配，组成的折流圈使管与杆结合紧密，不会发生圆杆在管子的波谷处而引起的松动，保证了管束的刚性。

为了进一步增加管束的刚性，可采用2～4块环形折流板与折流圈共同组成管束的支撑笼。环形折流板焊接在笼体的纵向导轨上，既保证了流体的顺流流动，又增加了管束的刚性，便于安装与维护。

经工业应用证明，本实用新型的折流杆换热器比原光管折流杆换热器的总传热速率提高50％以上，壳程压力降很低，达到用户生产工艺要求。与原光管折流杆换热器的设计相比，节省了大量的投资。

本实用新型的折流杆换热器，除适用于石油化工外，还可广泛应用于供热和电力工业的各种气-液和液-液热交换过程，与普通光管折流杆换热器相比一般总传热系数可提高50％，节省约30-40％的换热面积；在相同换热面积下，可多回收60％以上的热量。由于波纹管的管内外均有波纹凸起，可以有效地改变流体流动的方向并冲刷管壁，防止垢阻的生成，可以达到防垢和自洁的目的，实现在整个开工周期中维持较高的传热效果。当采用本实用新型外导流折流杆换热器时，比内导流进一步降低壳程阻力，更突出了采用折流杆结构的优越性。

下面结合附图详细说明本实用新型。附图是为了更好地说明本实用新型而绘制的，不能理解为对本实用新型范围的限制。

附图1：本实用新型的一种整体示意图。

附图2：本实用新型的管束结构示意图。

附图3：外导流筒结构示意图。

附图4：环形支撑板示意图。

如附图1所示，本实用新型包括壳体1和管束2。附图1所示为外导流式结构。附图2给出了管束2的结构示意图。折流圈4由矩形折流杆5焊接在外圈上组成，多个折流圈4将厚壁波纹管3夹紧，形成的管束如同笼子形状。矩形折流杆5的长边与厚壁波纹管3的波距相匹配，一般取1～1.2倍的波距。附图3给出了外导流筒6的结构，这也是目前工程上常用的结构形式。附图4为环形折流板7的设置情况，环行折流板7的设置数量根据管束的刚性情况而定，一般为2～4块。