[实用新型]一种强化传热的换热器管束

说明书

一、技术领域

    本实用新型属于换热器技术领域，具体涉及一种换热器管束。

二、背景技术

    管壳式换热器目前仍是石油化工行业应用最普遍的热交换装置。当前对其换热效果的研究主要集中在两个方面：一是开发新的换热器品种，如一些紧凑式的换热器；二是对管壳式换热器采用各种强化传热措施。传统管壳式换热器壳侧良好的传热效果是通过在壳侧设置弓形折流板而得到的。这种结构应用时间长，技术也比较成熟，但这种壳侧支撑结构和流体流动方式存在着诸多的缺陷：如易激发管束振动而导致换热器失效；流动阻力较大，往往超过允许压降值；壳侧流动存在冲刷不充分的流动死区，死区内局部换热系数很低，因此受热面利用率不高，导致整体换热系数降低，同时死区内容易积垢，威胁换热设备的安全运行。

三、发明内容

本实用新型的目的是提供一种强化传热的换热器管束，旨在通过改变折流板支撑换热管的型式进而改变流体在换热器筒体中的流动状态，同时再与螺纹槽管结合使用，以达到提高壳程流体传热系数的目的。

强化传热的换热器管束由管板、换热管、折流板、定距管及拉杆组成，换热管穿过数块折流板与两端的管板相连，在管束中间用定距管将折流板按一定的间距隔开，并用拉杆将管束固定，用以支撑整个管束。换热器管束采用整圆的折流板支撑；折流板上的换热管孔采用方形孔。

在折流板的管桥处有十字形流通槽。

换热管采用内外都有螺旋线的螺纹槽管换热管。

本实用新型将普通折流板的圆形换热管孔加工成边长比换热管直径大些的正方形管孔，同时在管桥的位置再加工出“十”字形槽，然后再与一种管壁具有外凸和内凹的螺旋形槽道的螺纹槽管结合使用，从而使流体总体上能够沿着换热管的轴向螺旋流动的一种新形式强化传热技术。

与传统常见的换热器换热效果相比较，本专利具有如下优点：

首先，由于流体的流动方向借鉴了类似于折流杆换热器的轴向流动，所以当壳程流体流速达到一定值时，流体经过折流板处的漩涡脱落和折流板处的文丘里效应，在折流板后方产生漩涡尾流，流体的流速越大，湍动越激烈，强化传热的效果越好。在漩涡强度减弱后，流体通过后面的折流元件又产生新的漩涡和节流，导致流体流速加快和湍动度加强，同时流体对管外边界层液膜的剪力加大，从而使液膜持续减薄，这样既提高了传热系数，又有除垢防垢作用。又因为折流板与换热管间的接触为线接触，因此接触面积很小，传热面积利用充分，消除了传热死区。由于既不存在管束的横流阻力，又没有反复的转变效应，故壳程压力降很小。因此，流体的纵向流动使此类换热器具有换热效率高、抗震性能好、壳程压降低、抗结垢性能强等优点。 

其次，由于流体沿着螺纹槽管做轴向流动，流体在管螺旋面的作用下呈螺旋运动，流速和流向发生周期性变化，加强了流体的轴向混合和湍动程度，壳程流体在流经管子的螺旋线接触点后形成脱离管壁的尾流，增大了流体自身的湍流度，破坏了管壁上的流体边界层，从而使壳程传热得到增强。同时由于螺纹槽管中流体的流动状态复杂，其中有流体的轴向流动、旋转运动以及流体受到螺纹凸出物而表现出的周期性扰动运动，管内柱状流的速度梯度影响了管内边界层的形成，从而使边界层厚度减薄，并在边界层内产生扰动，从而使传热系数有较大的增加。同时由于管子本身的特性，使其能够起到管内、外两边同时强化传热作用

再次，螺纹槽管的加工方法简单，可以用普通圆管滚压加工而成。其主要结构参数有螺距P,螺纹高度h以及螺旋角α，螺纹槽管的螺纹高度h与管子内径di相比小得多，所以螺纹槽管制造所需金属耗量少，加工成本低。

    最后，由于将换热管孔的间隙及管桥的“十”字形槽形作为导流孔，流体在沿着管束轴向流经折流板时，流体会在换热管四周方形孔的空隙及“十”字形槽位置，形成小孔或贴壁射流，对周围流体会产生卷吸作用而发生局部混合，从而在较低雷诺数下使流体离开导流孔后形成湍流，减薄射流区域的传热边界层，达到提高传热效果的目地。

本实用新型在换热器的使用上不但大幅强化了传热系数，提高了换热效果，而且还兼有抗垢和除垢作用。同时还具有节省空间、占地面积小等特点。在实际应用中有很高的使用价值。

四、附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型折流板局部的结构示意图；

图3为本实用新型的螺纹槽管换热管的结构示意图。

五、具体实施方式

强化传热的换热器管束由管板1、换热管2、折流板3、定距管4及拉杆5组成，换热管2穿过数块折流板3与两端的管板1相连，在管束中间用定距管4将折流板3按一定的间距隔开，并用拉杆5将管束固定，用以支撑整个管束。换热器管束采用整圆的折流板3支撑；折流板3上的换热管孔6采用方形孔。在折流板的管桥处有十字形流通槽7。换热管2采用内外都有螺旋线的螺纹槽管换热管。换热管2两端采用胀-焊-胀的连接形式与前、后两块管板1连成一体。