[实用新型]螺旋导流板换热器管束

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种在石油化工，热能交换等工业领域中使用的管壳式换热器管束，特别涉及螺旋导流板换热器管束。

背景技术

管壳式换热器管束是在石油化工热能交换等工业领域广泛使用的设备，在生产制造中已有国标GB151-1999《管壳式换热器》，对换热器管束中弓型折流板的设计与制造都有明确规定，在支承管束的稳定，保证壳程介质与管程介质的充分换热，计算壳程介质的流动阻力也有明确的计算公式。随着技术领域的改进与创新，弓型折流板存在如下问题：

(1)弓型折流板使壳程流体改变流动方向，生产流动阻力。

(2)弓型折流板与壳体内接触面有90°直角，壳程流动介质产生边界层，部分流动介质停滞不换热。

(3)弓型折流板有1/4面积无支承换热管，使管束有失稳现象，特别对高效强化传热的薄壁换热管，更易产生振动，使换热管疲劳损坏。

为此，螺旋折流板换热器的设想产生了，在设计和制造螺旋折流板换热器过程中出现如下问题：

(1)无连续折流板，壳程介质在流动过程中，工艺控制要稳定，壳程介质流速变化，会产生漏流情况，达不到换热工艺要求。

(2)连续折流板可以解决漏流问题，但在每块螺旋连续板上的螺旋升角是不一样的。圆心处螺旋升角是90°，产品加工无法实现，加安芯管，芯管边缘的螺旋升角也很大，加工管孔难实现，芯管直径过大影响管束的有效换热面积。

(3)螺旋折流板单独加工很难保证管板与螺旋折流板的管孔同心度。

发明内容

为了克服上述不足之处，本实用新型的目的是提供一种螺旋导流板换热器管束，它能使壳程介质保持着按工艺设计的流动状态，并且产品结构紧凑，加工方便，提高管束横截面的换热面积，降低流动阻力，便于拆装清洗。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

提供一个螺旋导流板换热器管束，其结构是由两块管板，在其中间放一个中芯柱管，由多片螺旋板围盘在中芯柱管上，中芯柱一端切割多边槽口与一块管板对中焊接，另一端距管板有中芯柱半径之距离，每片螺旋板内孔径与中芯柱外径相同，外径与壳体相同。螺旋板的连续盘接采取光滑过渡无缝隙对接，当换热器壳体直径大于500mm，壳程介质流量大，螺距也大，中芯柱处的螺旋升角也大，为了保证螺旋升角不大于14°，把螺旋导流板分为内外两层，外螺旋导流板的螺距是内螺旋导流板螺距的整数倍，螺旋导流板与两块管板穿装换热管，螺旋导流板的边缘处用若干定距杆限位，使之成为螺旋导流板换热器管束。

所述的管板按GB151-1999《管壳式传热器》规定的管板一致，从外形设计到强度计算都已有明确的规定，只需要在管板钻孔前将螺旋导流板按管束的安装顺序罗叠在两块管板中间，第一块螺旋导流板和最后一块螺旋导流板与管板的空隙用模板紧固，并标识；而后再用合适的长杆钻头钻孔，保证管束的同心度。

所述的中芯柱是为了有效实现螺旋导流板的成形和定心，中芯柱直径采用Φ219mm管即可，中芯柱内穿满强化传热不锈钢波节换热管，波节换热管之间的管间距与波峰相同，管板上的管孔与波节换热管的波谷相同，管桥大于5mm，中芯柱一端切割多边槽口焊接在管板上，另一端距管板有中芯柱半径之距离，强化传热不锈钢波节换热管，材料选用316L或304，即00Cr17Ni14Mo2或0Cr18Ni9，在中芯柱内即能有很好的传热效果又能经久耐用。

所述的螺旋导流板能起到使管程介质顺势而流的作用，螺旋导流板根据壳程流量确定换热器的换热面积和壳体直径，流量大直径大，螺旋板的距离相应就大，螺旋导流板的螺旋升角随着距中心距离越小就越大，加工管孔时难度大，因而换热器壳体直径大于500mm时，采用双层螺旋导流板。内层螺距是外层螺距的1/n，螺旋升角控制在14°之内，可以顺畅实现加工管孔。

所述的定距杆与GB151-1999《管壳式换热器》规定的定距杆一致，数量多少根据换热器壳体的直径大小而定，尽量布置在螺旋导流板的边缘。

本实用新型对螺旋导流板进行改进，改进在控制螺旋曲面最少的螺旋升角不能大于14°，螺旋导流板的管孔与管板配钻，保证同心度，根据换热器壳体直径的大小来设计螺旋导流板的升角与层数，保证外层与内层在每个外层螺距360°处平齐，使壳程介质无漏流。根据壳体介质工艺流量设计计算每点壳体介质的线速度，制定螺旋导流板的层数，保证壳体介质流速稳定，减少振动。