[发明专利]一种高效螺旋管换热器

说明书

一种高效螺旋管换热器，抛物面分布螺旋换热管5叠加安放在内壳体3内部，与位于中心位置的主外管A3连接，抛物面分布螺旋换热管5被抛物面导流支撑架4支撑，内壳体3底部有内壳体支撑架6支撑在外壳体1的底部，换热管道分流装置10固定在内壳体支撑架6上，主外管A3的上顶端装有反流堵头8，反流堵头8上方安装有稳流分布罩7；抛物面导流支撑架4，由圆环筋板B1和抛物面纵向筋板B2构成主体部分，最上圈圆环筋板B1上面周向均布有固定卡钩B3，抛物面纵向筋板B2之间分布有抗重力导流叶片B4，抛物面纵向筋板B2内侧分布有螺旋管换热管卡扣B5。

技术领域

本发明涉及螺旋管换热器技术。

背景技术

现有技术中，螺旋管换热器由于其流动特点，不论在顺流还是逆流工况，均存在较大换热面积的对数平均温差相对较低的情况，在流动换热过程中由于流动的不均匀性，壳程内部进口中心位置流速远比边缘位置流速大，另外由于换热末段的换热温差下降，导致总的换热效率明显下降；为了增加螺旋管换热器的对流换热系数，现有方法通常会在螺旋管换热器中增设换热管内置螺旋带，换热管外设折流板或假管等扰流部件，虽然在一定程度上增大了对流换热系数，提高了换热效率，但同时也使得流体传输过程中的压降损失显著增加，这在为了增加换热面积而减小管热管径的设计工况中尤为明显。另外，在换热器内部多重套管传热过程中，由于流动传热，导致套管后半段接近出口位置的换热温差减小，导致换热管后半段长度的换热效率明显小于前半段，不利于热量的交换。在狭小空间里，不同种类的流体在传输的过程中，通常使用并排布置的管路输送不同流体。但是并排布置的管路所占的安放空间相对较大，这与节省空间的设计思路相违背；在流体传输的过程中，尤其是流体高速传输时引发的管路振动，会导致相邻管道的摩擦和碰撞，在管路较长、管径较小、刚度较低时，振动现象更加明显，这都会严重影响管路的安全性和稳定性。如果加装防振设备，增大管道间隙，不但需要更大的安装空间，而且也会使得管路结构更加复杂，增加安装和维修的成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效螺旋管换热器。

本发明是一种高效螺旋管换热器，包括有外壳体1和内壳体3，两个壳体之间的夹层中安放螺旋围绕式进流管2，抛物面分布螺旋换热管5叠加安放在内壳体3内部，与位于中心位置的主外管A3连接，并且抛物面分布螺旋换热管5被抛物面导流支撑架4支撑，内壳体3底部有内壳体支撑架6支撑在外壳体1的底部并保持与外壳体1封头的存在预设的距离，换热管道分流装置10固定在内壳体支撑架6上，主外管A3的上顶端装有反流堵头8，反流堵头8上方在壳程入口F1对面安装有稳流分布罩7，支座9周向均匀分布在外壳体1外侧或底部；稳流分布罩7，其迎流面上均匀分布径向V形导流槽，导流槽的槽深范围为10~100mm，稳流分布罩7最大外径的取值范围为壳程入口F1的内径的（0.137~0.255）×EXP(v1/v’)，其中v1为壳程入口F1处的流速，v’为内壳体3内部壳程的平均流速；稳流分布罩7外轮廓母线的曲率半径的取值范围要大于mm ，其中e为自然常数，Re为壳程入口F1处的雷诺数；抛物面导流支撑架4，由圆环筋板B1和抛物面纵向筋板B2构成主体部分，最上圈圆环筋板B1上面周向均布有固定卡钩B3，抛物面纵向筋板B2之间分布有抗重力导流叶片B4，抛物面纵向筋板B2内侧分布有螺旋管换热管卡扣B5；抛物面导流支撑架4上的固定卡钩B3固定在内壳体3的内壁上，抛物面导流支撑架4上的螺旋管换热管卡扣B5固定抛物面分布螺旋换热管5；抛物面导流支撑架4的母线应满足抛物线方程，式中m的取值范围为2.73~6.33；抗重力导流叶片B4，其小端叶片宽度t1和大端叶片宽度t2之间需满足t1/t2=1.5~7.32的关系；抗重力导流叶片B4的上倾角α的取值范围为0.72×v1/v’；抗重力导流叶片B4的旋转角β取值范围为65º~87º。