[实用新型]正弦波蛇形管换热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种管壳式换热器，尤其涉及一种换热管采用正弦波蛇形管的管壳式换热器。 

背景技术

换热器在工业生产过程中是保证系统正常运行、回收余热和节约能源的关键设备，并且在金属消耗、动力消耗和投资方面在整个工程中占有较大份额。换热器的合理设计和良好运行对工业生产节约资金、能源和空间都十分重要，提高换热器传热性能并减小其体积，在能源日趋短缺的今天更具有显著的经济效益和社会效益。 

管壳式换热器以其高度的可靠性和广泛的适用性、选材广、成本低等优点，在化工、石油、轻工、食品、能源和动力等行业部门广泛应用。传统的管壳式换热器采用光滑圆管和单弓型折流板支撑结构，换热器的总换热效率较低、流动阻力较大。因此，管壳式换热器的结构和性能有待进一步完善和提高，特别是其核心元件换热管的综合性能，直接影响到换热器的总换热效率，因而换热管的强化换热一直是研究开发的重点。目前已开发出多种型式的强化换热管，如波纹管（波节管）、缩放管、横纹管、螺旋槽管、螺旋扁管、扭曲管等，专利文献（公开号：CN2314327Y）所述连续正弦波管式换热器中，正弦波管的总体结构与上述波纹管相似，属于变截面管，其轴线仍然为直线，只是沿轴线方向管横截面同时增大或缩小。这些强化管在一定工况下都取得了良好的强化换热效果，但同时都不可避免地使管内流体的流阻增大，并且这些强化管的加工比较复杂，成本较高。因此，开发一种结构更加简单、综合性能更优的换热管势在必行。 

发明内容

本实用新型的目的是克服传统管壳式换热器的技术缺陷，提供一种结构简单、强化换热效率高、流体流动阻力小，且具有防垢功能的正弦波蛇形管换热器。 

一种正弦波蛇形管换热器，其特征在于，正弦波蛇形管换热器包括筒体、正弦波蛇形管、折流杆、管板、管箱、进口接管和出口接管，所述正弦波蛇形管的波形变化位于水平方向，所述正弦波蛇形管管束采用折流杆进行支撑和定位。

本实用新型采用如下技术方案：针对传统管壳式换热器，在平直光滑圆管的基础上，将换热管按照正弦波的变化规律加工成蛇形管，正弦波的一个周期长度根据实际工况流体的流量而定，流体流量小时周期较短，反之周期较长，蛇形管的波形呈水平布置，同时配以折流杆来支撑换热管束，与筒体、管板、管箱和进出口接管等共同构成一种正弦波蛇形管管壳式换热器，正弦波蛇形管是该换热器的核心构件。 

本实用新型采用上述技术方案后，与现有技术相比具有以下有益效果：一是管内流体在管壁形状的引导下做正弦曲线流动，流体在管内不断改变流向，可显著提高流体的湍流度，并强烈冲刷管内壁面突出部位，可有效减薄该部位的流体边界层，减小传热热阻，从而达到强化传热的效果，冲刷壁面还具有防垢作用；二是换热管束采用折流杆支撑，折流杆本身对壳程流体具有扰流作用，同时正弦波蛇形管的外形变化对流体也有扰动作用，迫使管外流体在垂直管轴向发生波动，有利于增大管外流体的湍流度，提高壳程流体的对流换热系数，流体冲刷管外壁突出部位具有防垢功能；三是该正弦波蛇形管结构简单、加工方便，且具有膨胀节的功能，当壳程流体温度较高而导致筒体热胀量较大时，蛇形管可以自由伸长，从而起到削弱温差应力的作用；四是该管壳式换热器用折流杆对管束进行支撑和定位，具有良好的防振和抗振能力，避免了流动和传热死区，壳程流体整体呈纵向流动，壳程流体流动阻力显著减小。 

附图说明

图1是正弦波蛇形管换热器的结构示意图。 

附图标记，1-筒体；2-正弦波蛇形管；3-折流杆支撑；4-管板；5-管箱；6-进口接管；7-出口接管。 

具体实施方式

正弦波蛇形管换热器由筒体、正弦波蛇形管、折流杆支撑、管板、管箱、进口接管、出口接管等零部件组成，其中正弦波蛇形管是该换热器的核心构件；首先按照实际工艺设计要求和正弦波的变化规律加工出一套模具，然后在此模具上把平直光滑圆管压制成蛇形管，换热管的两端仍保留一段直管段，以便与两端管板联结；接着用折流杆支撑蛇形管而构成换热管束，蛇形管的波形保持水平布置，管束一端与管板联结后装入筒体，再安装另一端管板，两端管板与筒体采用焊接，两端管板外再分别与进出口管箱用螺栓联结，管程和壳程配以进出口接管等，即构成一种正弦波蛇形管换热器。