[实用新型]螺旋折流板换热器

说明书

本实用新型涉及一种管壳式换热器、

在石油、化工、能源动力等工业领域中，管壳式换热器是实现流体热量交换的最普遍应用的一种结构形式。在管壳式换热器的壳侧流道中设置折流板的作用是强迫流体改变流动方向及支承管子。为降低壳侧流体的阻力，提高传热速率，减少管子振动及防止流体结垢，已产生了许多种折流板的结构形式。目前，在工业中较普遍采用的是垂直弓形又称圆缺形折流板的结构形式。由于在弓形折流板的圆缺区中，流体是平行于管轴方向流动，以及在折流板和壳体交汇处存在着流动滞止的死区，致使传热性能下降。由于流体在折流板之间是曲折流动，多次改变流动方向，以及在折流板边缘处引起流体分离，致使产生过高的流动阻力，因此采用弓形折流板，若要获得较高的传热速率，就会产生相当高的压降，即要以增加泵功消耗为代价。为了节能及节材，迫切需要改变传统的折流板结构形式。有些发明者受管内加装扰流子使流体呈螺旋状流动能强化传热的启发，提出了类似螺旋板式或称旋流式换热器，但其折流板的结构特征均为曲面。要设计加工一个螺旋曲面作为折流板及在换热器中不设中心固定管，并且在曲面上加工出许多管孔是十分困难的。

本实用新型的目的是使管壳式换热器中的壳侧流体能实现连续的螺旋状流动，提出了一种新颖的螺旋折流板结构，以实现有效地降低壳侧流体的流动阻力及强化传热，适应各种不同使用场合及满足设计性能的要求，达到节能、节材、提高抗结垢性能的目的。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：一种螺旋折流板换热器，其壳体内的折流板为螺旋折流板，螺旋折流板的特征参数为螺旋角φ和直径D，一个螺距长度为Hs,Hs=πDtgφ，按圆心角将折流板和壳体相切的螺旋线投影的圆周作2m等分，m为1、2、3……自然数，当m=1时，螺旋折流板的基本元件由二块半椭圆形平面板沿螺旋线方向以倾角θ1设置在壳体内构成，其中相邻两块折流板的周边在轴线方向上交叉形成搭接，搭接高度HD，且0≤HD≤Hs/2，当m=2时，螺旋折流板的基本元件由四块扇形平面板沿螺旋线方向以倾角θ2设置在壳体内构成，其中相邻两块折流板的周边在轴线方向上交叉形成搭接，搭接高度HD，且0≤HD≤Hs/2，壳体内的传热管在相邻两块折流板之间得到支撑的距离为跨距HP，且0＜HP≤Hs。

本实用新型从简化螺旋面的结构着手，在分析螺旋面的几何关系中寻求一个用平面板替代曲面板，能使壳侧流体实现连续螺旋状流动，这样就能大大简化螺旋折流板的加工难度，使其容易推广应用，具有批量、经济生产的价值。本实用新型彻底改变垂直弓形折流板的流体流动方式及流场分布，流体在螺旋折流板之间呈连续、柱塞状螺旋流动，流速较稳定，动量变化小，无折流板边缘产生流体分离，因此可有效地降低流动阻力流体呈螺旋形流动，并不是一种以某倾斜角横掠管束的流动状态，而在其流道中，从圆心至壳体半径方向上存在着较大的速度梯度，以及在螺旋形槽道中两次环流的影响下，能有效地在管子表面产生紊流，使边界层减薄及分离，以及在此折流板中不存在流动滞止死区，因此采用螺旋折流板替代传统垂直弓形折流板，在壳侧相同压降的条件下，可使传热系数获得明显提高。这种新颖结构易于制造及安装，它的推广应用能产生明显的经济效益。人们担心折流板上管孔的加工难度，可失去它的推广应用的生命力，本实用新型可实现采用普通钻床加工出折流板上的管孔，可实现批量及经齐加工，支持了这种新型折流板结构在工业中实施应用及推广的价值。本实用新型螺旋折流板的结构形式具有多样性，适应不同工艺要求，满足设计及使用的需要，即可从加工工艺性及经济性，使用场合及设计性能的要求，满足安装、维修空间的约束，满足追求流体流动阻力降最小，以节省泵功动力消耗费用及追求传热性能最高，以节省换热器设备传热面积最小，投资费用最小的要求。对于一个具体的工艺应用，可通过选择螺旋折流板的不同几何参数及结构形式，可获得一个最优的满意的结果。

以下结合附图详细说明本实用新型实施例：

图1为本实用新型一种实施例结构示意图。

图2为本实用新型另一种实施例结构示意图。

图3为在直径为D的圆柱上将圆周作两等分一个螺距螺旋折流板的结构示意图。

图4为在圆柱中分面上，半椭圆形板和阻流板的几何关系示意图。

图5为在直径为D的圆柱上将圆周作四等分，一个螺距的螺旋折流板的结构示意图。

图6为在圆柱中分面上，四块扇形板和阻流板的几何关系示意图。

图7为m=1时螺旋折流板搭接结构示意图。

图8为图7结构中分面投影图。

图9为m=2时螺旋折流板搭接结构示意图。

图10为图9的中分面投影图。