[发明专利]一种新型叠片式纵向流换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种叠片式换热器，尤其是壳程流体采用纵向流式以减小换热器壳程的压降损失及提高换热器壳程的综合传热性能。

背景技术

换热器是炼油、化工、环保、能源、电力等工业中一种重要的单元设备，尤其是管壳式换热器的应用广泛。传统管壳式换热器使用弓形隔板作为管间支撑，流体横向冲刷管束，容易产生诱导振动，存在流动死区，而且壳程压降损失大。基于管壳式换热的传热特点，很多学者对其管内和管外强化传热技术进行了研究，并取得丰硕成果。对于管壳式换热器壳程强化传热研究主要集中在两个方面：一方面改变换热管的表面结构进行强化传热，如螺纹管、翅片管、钉头管等；另一方面改变换热管的支撑方式，从而改进壳程流体流动的形式和分布等来达到强化传热的目的，如螺旋折流板支撑结构、折流杆支撑结构、盘环形支撑结构、网状孔板支撑结构等。

叠片式换热器主要应用在空调工程、制冷工程等方面，属于翅片管式换热器一类。一般叠片式换热器大多采用整块开孔矩形叠片，叠片尺寸大，换热管采用U型方式连接，无壳体，管外流体一般为空气，横掠管束。虽然换热面积大，但是换热管采用U型方式连接工艺制造复杂，换热器体积大且一般为长方体结构，只适应于中低压的场合。目前也有专利采用叠片和弓形折流板组合形式的管壳式换热器，壳程流体呈错流形式流动，但是由于叠片间距小、数量多，故换热器壳程压降大，只能在很小流量范围或者小尺寸范围内使用，而且叠片需要裁剪出折流区，大大降低了材料的利用率，从而限制了叠片式换热器换热效率高，体积小的优点。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在一定程度上解决上述技术问题。

 本发明目的在于克服上述现有技术的缺点和不足之处，提供了一种新型叠片式纵向流换热器及其强化传热方法，其通过在叠片上开孔，实现壳程流体纵向流动，壳程流体经过所述开孔时产生射流，增强壳程流体的湍动强度，以实现强化传热。并且壳程流体在换热管管束间纵向流动，能够降低壳程压降。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种新型叠片式纵向流换热器，包括壳体、换热管、焊接在壳体两端的左管板及右管板、设置于壳体内且相隔一定间隙的每片平行地套在换热管上的叠片，所述叠片通过整体胀管使换热管孔与换热管紧密接触，所述左管板通过螺栓连接具有进水口和出水口的进水盖，所述右管板通过螺栓连接回水盖，壳体两端上方或下方还设置有壳程流体进口及壳程流体出口，壳体底部设置有泄漏口，所述叠片上开设有使从壳程流体进口流入的壳程流体沿着换热器轴向方向纵向流动至壳程流体出口的纵向流孔，壳体两端并设有一定的空间，以使壳程流体均匀分布于叠片之间，有效地提高换热器的对流传热。

进一步地，所述叠片及壳体(8)的横截面轮廓可以为圆形或者矩形。

进一步地，所述叠片上的换热管孔可采用三角形布管、正方形布管或转置45°布管。 

进一步地，所述叠片上的纵向流孔的形状可以是圆形、正方形、长方形或花键形。

进一步地， 三角形布管时圆形纵向流孔直径与换热管外直径之比为0.3~0.42 ；正方形布管或转置45°布管时圆形纵向流孔直径与换热管外直径之比为0.4~0.72。

进一步地， 三角形布管时正方形纵向流孔的内切圆直径与换热管外直径之比为0.3~0.42 ；正方形布管或转置45°布管时正方形纵向流孔的内切圆直径与换热管外直径之比为0.4~0.72。

进一步地，当叠片上换热管孔中心距与换热管外径比大于1.5时，所述叠片上相邻换热管孔之间的长方形纵向流孔的数量为3~6，长宽比为2~6，纵向流孔可以垂直或者水平放置；当叠片上换热管孔中心距与换热管外径比小于1.5时，叠片上相邻换热管孔之间的长方形纵向流孔的数量为1~2，长宽比为2~4。 

进一步地，三角形布管时花键形纵向流孔外接圆直径与换热管外直径之比为0.3~0.42 ；正方形布管或转置45°布管时花键形纵向流孔的外接圆直径与换热管外直径之比为0.4~0.72。

进一步地，所述的叠片材料可以采用纯铝、铝合金、铜合金和不锈钢，叠片间距为1.5~6mm。

进一步地，所述换热器为单壳程，管程可为一程、两程或四程；所述换热器可以进行卧式和立式安装。

本换热器包括圆形壳体、圆形截面叠片、换热管以及进、出水口；也可以采用矩形截面壳体，矩形截面叠片、换热管以及进、出水口。