專利名稱：急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于傳熱強化技術(shù)領(lǐng)域，涉及急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的換熱器在管間支承物結(jié)構(gòu)方面，主要有單弓折流隔板、雙弓折流隔板、碟環(huán)折流隔板等，目前在工業(yè)中使用的換熱器以單弓折流隔板支承管束的結(jié)構(gòu)較多，其主要缺點是折流造成的流體形體阻力大；在傳熱管結(jié)構(gòu)方面，主要有縮放管，但現(xiàn)有的縮放管有不足之處由于其在擴張減速段的流體流動有弱化傳熱的作用，而在收縮加速段的流體流動有強化傳熱的作用，現(xiàn)有縮放管的結(jié)構(gòu)是擴張管段與收縮管段的長度在縮放段節(jié)距的比例是1∶1～1∶2，因擴張段所占比例較大，故流體流動時傳熱的弱化作用較為明顯，從而導致總的強化傳熱效率不夠高。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器，它改善了殼程軸向流換熱器的傳熱與流阻性能，比以往殼程軸向流換熱器殼程流體阻力低，傳熱系數(shù)高。
本實用新型是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的，急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，其A-A向視圖如圖2所示，空心環(huán)網(wǎng)板示意圖如圖3所示，急擴加速流縮放管示意圖如圖4所示。本實用新型主要包括進氣周向切口(1)、進氣環(huán)套(2)、殼程流體出口(3)、上封頭(4)、上管板(5)、出氣環(huán)套(6)、出氣周向切口(7)、急擴加速流縮放管束(8)、空心環(huán)網(wǎng)板(9)、殼體(10)、殼程入口氣流分布板(11)、殼程流體入口(12)、下管板(13)、下封頭(14)和支座(15)。本實用新型由環(huán)形殼程入口段、軸向流段和環(huán)形殼程出口段三段組成，環(huán)形殼程入口段是通過進氣環(huán)套(2)的內(nèi)壁與殼體(10)外壁間環(huán)隙，由殼體(10)的進氣周向切口(1)、急擴加速流縮放管束(8)進口段的外壁、殼體(10)的內(nèi)壁及下管板(13)構(gòu)成；軸向流段是由急擴加速流縮放管束(8)軸流段的外壁、殼體(10)的內(nèi)壁以及沿軸向均布的若干塊空心環(huán)網(wǎng)板(9)管間支承物的外表面構(gòu)成；環(huán)形殼程出口段是通過出氣環(huán)套(6)的內(nèi)壁與殼體(10)外壁間環(huán)隙，由殼體(10)的出氣周向切口(7)、急擴加速流縮放管束(8)出口段的外壁、殼體(10)的內(nèi)壁及上管板(5)構(gòu)成。
本換熱器各部件的相互位置及連接關(guān)系為在殼體(10)及上管板(5)、下管板(13)內(nèi)，急擴加速流縮放管束(8)沿軸向按正方形或三角形管間距排列，并在沿軸向均布的若干塊空心環(huán)網(wǎng)板(9)管間支承作用下均勻分布，構(gòu)成急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器的殼程軸向流道，而進氣環(huán)套(2)與殼體(10)間的環(huán)隙、進氣周向切口(1)構(gòu)成殼程的入口通道，出氣環(huán)套(6)與殼體(10)間的環(huán)隙、出氣周向切口(7)構(gòu)成殼程的出口通道，上封頭(4)與下封頭(14)及急擴加速流縮放管束(8)的管內(nèi)側(cè)構(gòu)成急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器的管內(nèi)流道，支座(15)支承急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器的底部，而殼程入口氣流分布板(11)安置于進氣周向切口(1)之后及沿流體流向第一塊空心環(huán)網(wǎng)板(9)之前，上管板(5)與殼體(10)、急擴加速流縮放管束(8)、出氣環(huán)套(6)之間均用焊接相連，下管板(13)與殼體(10)、急擴加速流縮放管束(8)、進氣環(huán)套(2)之間也都用焊接相連，而急擴加速流縮放管束(8)與空心環(huán)網(wǎng)板(9)及殼程入口氣流分布板(11)之間則用可滑動接觸方式相連，上封頭(4)與上管板(5)以及下封頭(14)與下管板(13)之間用焊接或法蘭連接。
本實用新型的換熱方法殼程流體沿進氣環(huán)套(2)，經(jīng)進氣周向切口(1)，以周向均勻進氣的方式徑向進入急擴加速流縮放管束(8)的管間入口段，在此入口段中，流體先橫向沖刷急擴加速流縮放管束(8)，再彎轉(zhuǎn)為軸向沖刷急擴加速流縮放管束(8)，并通過殼程入口氣流分布板(11)將軸向流體流速分布均勻，隨后，流體在軸向流段的管隙間作軸向流動，并通過若干塊沿軸向均勻分布的空心環(huán)網(wǎng)板(9)，在此段中，管間流體與管內(nèi)流體呈逆向流動換熱，流體最后進入急擴加速流縮放管束(8)的出口段，在此段中，流體由原來的軸向流動彎轉(zhuǎn)為徑向流動，以周向均勻出氣的方式經(jīng)出氣周向切口(7)，并沿出氣環(huán)套(6)流出殼程，管程流體則沿上封頭(4)進入急擴加速流縮放管束(8)的管內(nèi)側(cè)，經(jīng)急擴加速流縮放管束(8)內(nèi)側(cè)后再由下封頭(14)流出管程，本實用新型采用的殼程環(huán)套周向進出氣方法可減少殼程進出氣口氣速，降低進出口段氣體阻力，并使流體流速分布趨于均勻，減少流動與傳熱死角，而殼程入口氣流分布板(11)可控制殼程流體由入口段的徑向流轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向流的過程中流體軸向流速的分布均勻。
本實用新型具有如下的優(yōu)點和有益效果1)采用目前管內(nèi)外傳熱強化效果最佳的急擴加速流縮放管束與形體阻力極小的空心環(huán)網(wǎng)板管間支承物相配合，這樣的技術(shù)組合可比以往的強化換熱技術(shù)具有較高的殼程傳熱系數(shù)與較低的殼程流體阻力；2)由于采用了急擴加速流縮放管束，與以往的強化傳熱技術(shù)相比，本實用新型管側(cè)的傳熱系數(shù)更高，而流阻更低；3)殼程流體進出口均采用周向進出口環(huán)套結(jié)構(gòu)，這樣可以減少殼程進出口的氣速，降低阻力，并減少流動與傳熱死區(qū)，提高換熱性能；4)由于本實用新型的急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器的傳熱性能提高，在換熱負荷一定的條件下本實用新型所需的傳熱面積比以往換熱器所需面積小，而且其體積緊湊，設(shè)備材耗省、投資小，設(shè)備的操作費用也下降了。


圖1是本實用新型的急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A-A向視圖；圖3是空心環(huán)網(wǎng)板示意圖；圖4是急擴加速流縮放管示意圖。
圖中1-進氣周向切口 2-進氣環(huán)套 3-殼程流體出口 4-上封頭 5-上管板 6-出氣環(huán)套 7-出氣周向切口 8-急擴加速流縮放管束 9-空心環(huán)網(wǎng)板10-殼體 11-殼程入口氣流分布板 12-殼程流體入口 13-下管板 14-下封頭 15-支座具體實施方式
本實用新型可選用碳鋼或不銹鋼及其它金屬材料制造，可采用通用的板金工藝和機加工方法及設(shè)備即可加工。實施本實用新型，只要按圖1～4所示設(shè)計，加工本裝置的各部件，并按上面說明書所述的相互連接關(guān)系進行連接裝配構(gòu)成圖1所示的流道結(jié)構(gòu)，便能較好地實施本實用新型。例如，發(fā)明人推薦設(shè)計由φ1000mm殼徑，6000mm殼長，φ1200mm進出氣環(huán)套直徑，600mm進出氣環(huán)套長，150根φ51×3.5×6000mm急擴加速流縮放管在殼體內(nèi)按正方形均布，6塊φ1000mm空心環(huán)網(wǎng)板沿軸向在急擴加速流縮放管束間均布，上、下管板分別用φ1000×800mm上、下封頭密封即可。
本實用新型的急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器，改善了殼程軸向流換熱器的傳熱與流阻性能，比以往殼程軸向流換熱器殼程流體阻力低，傳熱系數(shù)高，適合于低密度、大體積流量及深度換熱的場合。
權(quán)利要求1.一種急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器，其特征在于，由環(huán)形殼程入口段、軸向流段和環(huán)形殼程出口段三段組成，主要包括進氣周向切口、進氣環(huán)套、殼程流體出口、上封頭、上管板、出氣環(huán)套、出氣周向切口、急擴加速流縮放管束、空心環(huán)網(wǎng)板、殼體、殼程入口氣流分布板、殼程流體入口、下管板、下封頭和支座，其相互位置及連接關(guān)系為在殼體及上管板、下管板內(nèi)，急擴加速流縮放管束沿軸向排列，并在若干塊空心環(huán)網(wǎng)板作用下均勻分布，構(gòu)成急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器的殼程軸向流道，而進氣環(huán)套與殼體間的環(huán)隙、進氣周向切口構(gòu)成殼程的入口通道，出氣環(huán)套與殼體間的環(huán)隙、出氣周向切口構(gòu)成殼程的出口通道，上封頭與下封頭及急擴加速流縮放管束的管內(nèi)側(cè)構(gòu)成急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器的管內(nèi)流道，支座支承急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器底部，而殼程入口氣流分布板安置于進氣周向切口之后及沿流體流向第一塊空心環(huán)網(wǎng)板之前，上管板與殼體、急擴加速流縮放管束、出氣環(huán)套之間均相連，下管板與殼體、急擴加速流縮放管束、進氣環(huán)套之間也都相連，急擴加速流縮放管束與空心環(huán)網(wǎng)板及殼程入口氣流分布板之間都相連，上封頭與上管板以及下封頭與下管板之間也都連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器，其特征在于，所述急擴加速流縮放管束沿軸向按正方形或三角形管間距排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器，其特征在于，所述若干塊空心環(huán)網(wǎng)板是管間支承物，沿軸向均布。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器，其特征在于，所述環(huán)形殼程入口段是通過進氣環(huán)套的內(nèi)壁與殼體外壁間環(huán)隙，由殼體的進氣周向切口、急擴加速流縮放管束進口段的外壁、殼體的內(nèi)壁及下管板構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器，其特征在于，所述軸向流段是由急擴加速流縮放管束軸流段的外壁、殼體的內(nèi)壁以及若干塊空心環(huán)網(wǎng)板的外表面構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器，其特征在于，所述若干塊空心環(huán)網(wǎng)板是管間支承物，沿軸向均布。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器，其特征在于，所述環(huán)形殼程出口段是通過出氣環(huán)套的內(nèi)壁與殼體外壁間環(huán)隙，由殼體的出氣周向切口、急擴加速流縮放管束出口段的外壁、殼體的內(nèi)壁及上管板構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器，其特征在于，所述上管板與殼體、急擴加速流縮放管束、出氣環(huán)套之間均用焊接相連，下管板與殼體、急擴加速流縮放管束、進氣環(huán)套之間也都用焊接相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器，其特征在于，所述急擴加速流縮放管束與空心環(huán)網(wǎng)板及殼程入口氣流分布板之間用可滑動接觸方式相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器，其特征在于，所述上封頭與上管板以及下封頭與下管板之間用焊接或法蘭連接。
專利摘要本實用新型是一種急擴加速流縮放管束空心環(huán)管殼式換熱器，由環(huán)形殼程入口段、軸向流段和環(huán)形殼程出口段三段組成，主要包括殼體、空心環(huán)網(wǎng)板、殼程入口氣流分布板、急擴加速流縮放管束、殼程流體出入口、上下管板、進出氣環(huán)套、進出氣周向切口、上下封頭和支座，它采用急擴加速流縮放管作為傳熱管，用空心環(huán)網(wǎng)板作為管間支承物，具有傳熱系數(shù)高，流體阻力小，設(shè)備材耗少，投資省，體積緊湊等優(yōu)點。本實用新型適合于低密度、大體積流量及深度換熱的場合。
文檔編號F28F13/08GK2679631SQ200420015378
公開日2005年2月16日 申請日期2004年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月10日
發(fā)明者鄧先和, 張亞君 申請人:華南理工大學