[发明专利]内置左右螺旋片的换热管

说明书

技术领域

本发明涉及医药、化工、化妆品、饮料等行业的套管换热器和管壳式换热器等热交换设备，尤其是内置螺旋片的换热管。

背景技术

套管换热器和管壳式换热器是应用广泛的换热设备，也是高耗能设备。在工业快速发展，能源日趋紧张的趋势下，提高换热器效率已成为必然选择。套管换热器和管壳式换热器是通过换热管壁面来实现热量交换的，为满足低成本，高效率的需要，常采用强化传热方式以达到目的。一种方法是通过换热管表面形状设计，将换热管做成波纹管、波节管、螺旋槽管、螺纹管、翅片管等以增加换热面积，同时也使介质流动特性产生变化以提高换热管的传热性能；另一种方法是在换热管内放置内插件，如螺旋片、扰流片、绕花丝等物件，迫使管内流体产生扰流，改变介质流动特性以提高换热管的传热性能。以上技术虽有应用但都存在明显不足。通过设计改变换热管表面形状的方法，换热面积有所增加，也适当改善了流动性能，但使换热管加工工艺复杂化，制作成本提高，综合经济效益不明显，而且成型减薄部分容易发生开裂，特别是波纹管容易产生周向失稳扁塌以及轴向失稳，影响使用寿命。在换热管内放置内插件，但常用的内插件形状结构复杂，制造困难，且不能消除管壁与管中心部位介质的温度梯度，也不能实现管内介质的均质化，强化传热效果不明显。

发明内容

本发明需要解决的问题是提供一种结构简单，制造容易，强化传热效果明显的换热管。

本发明的技术方案由圆形换热管和螺旋片组成，其特征是螺旋片由多个左螺旋片和右螺旋片组成，左、右螺旋片数量可根据换热管长度增减，左螺旋片为向左扭转90°的螺旋板，右螺旋片为向右扭转90°的螺旋板；左、右螺旋片以换热管中心线为轴线等距离间隔排列，相邻两螺旋片的旋转方向相反，且相互交错90°，左、右螺旋片之间焊接连接；左、右螺旋片之间焊接连接完成后，两头端部与换热管内壁焊接固定。

本发明的突出特点是换热管内置左右螺旋片，使介质在管内流动时左右交替旋转，不断分割、折返，有明显的强化传热效果，可用于套管换热器和管壳式换热器。流体在管内流经每一个螺旋单元（一个左螺旋片或右螺旋片为一个螺旋单元），产生一次分割，总分割次数为N=2ⁿ，其中n为换热管内螺旋单元总数。由于左、右螺旋片的螺旋作用使流体在管内产生涡流，流体由换热管中央流向管壁，再从管壁流向中央相互交替推进。激烈的旋转，分割和折返，使管壁边界膜剥离，提高了传热系数，提高幅度为普通换热管的3~5倍，因此可以缩短热交换时间，使换热器结构小型化。流体的激烈旋转和折返，消除了局部换热的不均匀现象，在管内同一横截面上温度趋于均匀化，可以使流体在管内实现均质化。由内置左、右螺旋片换热管制造的换热器不但适用于低粘度流体，还可以用于带固形物流体和高粘度流体以及用于流体在换热管内反应，扩大了换热器的应用范围。内置左右螺旋片结构简单，加工容易，降低了制造费用。

附图说明

图1是内置左右螺旋片的换热管结构主视图；

图2是内置左右螺旋片的换热管结构侧视图；

图3是右螺旋片零件图；

图:4是左螺旋片零件图；

图5是图1的A-A局部剖视图；

图6是图1的I部放大图；

图7是图1的B-B局部剖视图。

图8是实施例左螺旋片下料图。

图9是实施例右螺旋片下料图。

具体实施方式

本发明由圆形换热管3（图1）和螺旋片组成；螺旋片由多个左螺旋片和右螺旋片组成，左右螺旋片数量可根据圆形换热管长度增减；左右螺旋片厚度0.5mm～2.5mm，螺旋片外缘8（图6，图1）与圆形换热管3（图1）的内表面7（图6）的单边间隙0~3mm，左右螺旋片长度T等于圆形换热管内径D（图1，图8，图9）；左螺旋片为向左扭转90°（图1，图4）的螺旋板，右螺旋片为向右扭转90°（图1，图3）的螺旋板；左、右螺旋片以圆形换热管中心线4（图1）为轴线等距离间隔排列，相邻两螺旋片的旋转方向相反，且相互交错90°，左、右螺旋片之间由焊缝9（图5）焊接连接；左、右螺旋片之间焊接连接完成后置于圆形换热管3（图1）的内腔，两头端部通过焊缝5、6（图1，图7）与圆形换热管内壁7（图1）焊接固定。工作时介质流动，内置螺旋片不动。

所述左右螺旋片的实施例：外径Φ=34 mm，壁厚t=2mm，内径D=30mm的圆形换热管3（图1）的内置左右螺旋片用厚度0.5mm～2.5mm的不锈钢板制造，以宽度B（图8，图9）等于换热管3的内径D等于30mm（图1）；长度L（图8，图9）由螺旋片长度T=30mm（图8，图9）两端再各加夹持量与扭转延伸补偿量之和20mm（图8，图9），计70mm下料。用工装夹持板料长度L的两头（图9），顺时针扭转90°，使长度T=30mm的两端面10与11互成90°（图4，图9），然后切割加工出10，11端面（图4，图9），即成左螺旋片1（图4）。同样，用工装夹持板料长度L的两头（图8），逆时针扭转90°使长度T=30mm的两端面12与13互成90°（图3，图8），然后切割加工出12、13端面（图3，图8）即成右螺旋片2（图3）。此外，螺旋片也可以用铸造或模压等方法加工制造。加工成型后左、右螺旋片的长度T等于换热管内径D=30mm（图1，图3，图4），左、右螺旋片外缘8（图6，图1）的直径为29.5mm，与换热管3（图1）的内表面7（图6）的单边间隙为0.25mm。