[发明专利]一种阶梯式螺旋折流板及其换热器

说明书

技术领域

本发明属于换热器的技术领域，特别是涉及一种阶梯式螺旋折流板及其换热器。

背景技术

换热器作为通用设备，广泛应用于化工、电力、石油、冶金、制冷及动力生产等领域和城市集中供热系统。其中，管壳式换热器所占比重较高。

在管壳式换热器内，换热管与折流板或折流杆等共同构成了壳程流道。换热管是基本传热元件，折流板的作用是改变壳程流体的流动方向，使冷、热介质充分换热；同时起到支撑管束的作用，抑制流体诱导管束振动产生的不利影响。长期以来，管壳式换热器的壳程流体流动和换热一直是研究的热点和难点。

换热器中传统的折流板形式是弓形折流板，如图1所示，弓形折流板是管壳式换热器中应用最广泛、技术最成熟的一种折流板形式。弓形折流板结构如图1(a)所示，弓形折流板的安装方式如图1(b)所示。弓形折流板换热器具有换热系数高，制造装配简便等特点。但是，由于壳程流体流动方向变化频繁，呈Z字形流动，如图2所示，造成壳侧压力损失大(泵功消耗大)，存在流动死区等不足；并且，弓形折流板间流体横向冲刷管束，造成流体诱导振动较为剧烈，影响换热器设备安全运行。当壳程流体粘度较大时，以上不足带来的影响将会加剧。螺旋折流板换热器出现于20世纪80年代，如图3所示，采用沿壳体轴线展开的螺旋形折流板结构，使壳程流体呈螺旋状流动。它的出现很大程度上解决了弓形折流板的某些不足。例如：在保证换热器具有较高换热系数的同时，壳程流体压力损失明显减小，消除了流动死区。然而，螺旋折流板换热器同样也有某些不足。如图3(a)所示的为连续螺旋折流板的结构，由于连续的螺旋曲面加工困难，目前的螺旋折流板换热器多为搭接式的非连续螺旋折流板换热器，其中非连续螺旋折流板结构如图3(b)所示。此外，无论连续螺旋折流板或非连续螺旋折流板，其与壳程轴向均成一定角度，这给折流板的加工、钻孔，以及换热管与折流板的装配带来一定的难度。

综上所述，现有技术中对于如何解决管壳式换热器中壳程压力损失、综合换热性能与制造装配简便性之间互为矛盾的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种阶梯式螺旋折流板和阶梯式螺旋折流板换热器。本发明能够使换热器的壳程流体近似螺旋状流动，降低换热器壳程压力损失，具有较高的综合换热性能；同时，简化了折流板的加工及壳程内部结构，与普通的搭接式螺旋折流板相比，加工及装配方面更为简便。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种阶梯式螺旋折流板，在一个换热器螺旋周期壳程内包括：四块垂直于换热管束轴向且互不连接的直角扇形折流板，所述直角扇形折流板依次与其相邻的前一片所述直角扇形折流板绕换热管束中心轴向旋转90°，实现换热器壳程流体螺旋状流动。

进一步的，所述直角扇形折流板之间互相平行，所述直角扇形折流板的圆心角为90°。

进一步的，四块直角扇形折流板由一块圆形板材切割形成。

在本发明中，四块直角扇形折流板由一块圆形板材切割形成，废料产生少，有效降低折流板板材消耗。

进一步的，四块直角扇形折流板之间的间距根据设计需要确定。

进一步的，所述扇形折流板上设置若干管孔，所述管孔用于支撑换热管束，若干换热管由所述的管孔内穿过固定；所述扇形折流板上的管孔按照三角形或正方形方式排列。

本发明为了克服的现有技术中对于管壳式换热器中壳程压力损失、综合换热性能与制造装配简便性之间互为矛盾的问题，提供一种阶梯式螺旋折流板和阶梯式螺旋折流板换热器。本发明能够使换热器壳程压力损失降低，具有较高的综合换热性能；同时，简化了折流板的加工及壳程内部结构，与普通的搭接式螺旋折流板相比，加工及装配方面更为简便。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种阶梯式螺旋折流板换热器，包括：卧式管壳式换热器，该换热器包括管箱、管板、壳体和壳体内的若干个螺旋周期壳程内的阶梯式螺旋折流板和换热管束。

进一步的，所述壳体为圆筒形壳体，所述圆筒形壳体两端分别设置左管板和右管板，所述左管板和右管板上分别设置若干管孔，所述管孔直径等于所述折流板的管孔，所述换热管束的两端分别穿过所述左管板和右管板上的所述管孔进行固定。