[实用新型]强化型螺旋板式换热器

说明书

本实用新型属于对现有螺旋板式换热器的改进。

螺旋板式换热器是目前化工、热电等多种行业常用的一种热交换设备。在这类换热器结构中通常包括一个壳体和设置在壳体内的呈螺旋状分布的扁板式管路。壳体上留有流体进出口，形成轴向流道。扁板式管路两端即径向流体通道的进出口。显然轴向通道中流体是轴向直线流通的。而径向流体是呈螺旋流动的。且轴向的通道截面积远大于扁板式管路的截面积，所以轴向流体的容积流量远远大于径向的容积流量。因此这类换热器一般情况下仅适于轴向为气体径向为液体的情况(包括轴向为需冷凝的蒸气情况在内)。这样两向流体才可能均处于较合理的流速下流动。然而，当气体通过轴向通道光滑的壁面时其给热系数很小，一般仅为径向液体侧流动给热率的十分之一到二十分之一。从而使得整体设备传热系数小。为保证一定的换热效率往往制造的体积庞大，成本过高。如何强化轴向通道中的给热效率则成为此类设备改进的关键。

本实用新型的目的即是对现有设备中涉及轴流通道的结构做进一步改进所提出新的结构方案以提高轴向流体对通道管壁的给热效率。

理论上的研究证明由于轴向通道的截面积大，通道壁光滑而通畅，所以流体与管壁之间的热交换时间(单位质量)短暂，所以形成较低的给热系数。要想提高换散效率必须增大轴向流体在交换腔内的滞流时间，想达到这一目的最有效方法即是在轴向流道中增设扰流子。使正常轴向流动的流体产生扰动、涡流，从而增大单位质量流体在交换腔内的滞留时间，这就可以延长交换时间，提高热交换效率，经过多次多种形式的实验证明，加入扰流子的措施确实有效地提高换热率。

下面结合附图进一步说明本实用新型的目的是如何实现的：

图1为换热器的结构示意图。

图2为图1的A-A向视图。

图3为加设扰流子实施例1。

图4为加设扰流子实施例2。

图5为加设扰流子实施例3。

图6为加设扰流子实施例4。

图7为加设扰流子实施例5。

图8为加设扰流子实施例6。

其中1为换热器外壳体，1A为轴向流体入口，1B为轴向流体出口，2为成螺旋状的扁板式管道，2A为径向流体入口，2B为径向流体出口。3为填充在轴向通道的丝网(或麻花铁)，4为圆钢，5为扁钢，6为扁板式管道壁，6A为加工成梯形波纹状的扁板状管壁，6B为加工成波浪形波纹状的扁板式管管壁，6C为加工成三角形波纹状的扁板式管管壁，6D为加工成阶梯三角形波纹的扁板式管管壁，7为轴向流体通道，8为径向流体通道。

最简单的方法是在轴向流体通道上加设丝网3或麻花铁之类的物质，增大流体的阻力，也可引起气流扰动。从而使传热系数加大。这种填充物增加虽简单，但并没有直接形成受热交换面积的增加，流体阻力加大且不好掌握量的变化，显然并不十分理想。

附图3-4所给出的实施例是在轴流通道中的扁板式管壁上加设圆钢或扁钢构成的扰流子。其结果是不但加大了热交换面积，而且很容易形成流体在通道内的扰动、旋流，因而直接提高给热效率。

附图5-8给出了特殊加工的板式管管壁的实施例。其中包括成梯形、三角形、波浪形和阶梯三角形的图例。这些成波纹状的管壁当然是增大了管壁与轴向流体的接触面积。使轴向流体有更多的时间在流出交换器之前完成热传递。同时，波纹状管壁替代光滑管壁可以有效地实现流体内的回流湍动，形成更多的热交换时间。实验证明图4-图8所给的实施例均能在较低流速下出现湍流，从而给热系数有明显提高。从而强化了换热效果，并扩大了换热器的应用范围。

根据以上设计制成的热交换器体积小、传热效率高、承压能力强。例如本发明人试研的气、氨水换热器，根据以上结构设计制成可使氨气侧传热系数由156.8W/m²·℃，提高到392W/m²·℃，总传热系数由135.6W/m²·℃提高到321.7W/m²·℃，所需传热面积由11.5m²下降至4.5m²。以上是与传统Ⅲ型螺旋板式换热器相比较。可见，其技术指标有显著的进步，是一次有意义的改进。