專利名稱：換熱管內(nèi)外翅片復(fù)合強(qiáng)化傳熱換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種換熱器，尤其是涉及一種換熱管內(nèi)外翅片復(fù)合強(qiáng)化傳熱換熱器。
背景技術(shù)：
換熱器是煉油、化工、環(huán)保、能源、電力等工業(yè)中的一種重要單元設(shè)
備，通常在化工廠的建設(shè)中，換熱器約占總投資的10-20%,目前，國(guó)內(nèi)外常用的換熱器大體上可以分為管式和板式兩大類。對(duì)于有氣體換熱的情況， 一般釆用增加翅片的方式來(lái)強(qiáng)化氣側(cè)換熱。通常而言，板翅式換熱器廣泛應(yīng)用于氣-氣換熱，管翅式換熱器較多的應(yīng)用于氣-液換熱。
對(duì)于板翅式換熱器，因其在釬接過(guò)程中局部沒(méi)有釬牢而形成薄弱環(huán)節(jié)，從而決定了板翅式換熱器不能承受較高的絕對(duì)壓力或者故障狀態(tài)下較高的相對(duì)壓力，因此在極限工況下很可能會(huì)發(fā)生脹裂，以致帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患，因而限制了板翅式換熱器的使用場(chǎng)合。
對(duì)于管翅式換熱器， 一般僅在換熱管外側(cè)增加翅片，管側(cè)方面的圓管能夠承受較高的絕對(duì)壓力，適用于具有高壓流體運(yùn)作的場(chǎng)合，且操作壓力的應(yīng)用范圍較寬，如冷凝器、蒸發(fā)器和空冷器等，但其單位體積內(nèi)的換熱面積相對(duì)于板翅式換熱器較低，換熱能力低于板翅式換熱器的換熱能力。而對(duì)于管內(nèi)加內(nèi)翅片并以此來(lái)增加換熱管傳熱面積的相關(guān)課題也有許多研究，但相關(guān)內(nèi)翅片管的結(jié)構(gòu)布置在起到強(qiáng)化傳熱作用的同時(shí)，也顯著地增加了管內(nèi)流動(dòng)阻力，從而使得傳熱強(qiáng)化與流動(dòng)阻力增加這對(duì)矛盾沒(méi)有很好解決
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種換熱管內(nèi)外翅片復(fù)合強(qiáng)化傳熱換熱器，在增加換熱管內(nèi)外換熱面積、強(qiáng)化管內(nèi)外對(duì)流換熱及管內(nèi)傳熱的同時(shí)，也有效降低了換熱管內(nèi)的流
動(dòng)阻力。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型釆用的技術(shù)方案是 一種換熱管內(nèi)外翅片復(fù)合強(qiáng)化傳熱換熱器，包括殼體、設(shè)置在殼體上下兩端的管程進(jìn)口和管程出口、分別位于殼體內(nèi)部?jī)啥说膬蓚€(gè)管板、平行固定于兩個(gè)管板之間的多個(gè)換熱管、設(shè)置在殼體內(nèi)部的起固定換熱管和導(dǎo)流作用的多個(gè)擋板以及分別位于殼體側(cè)壁上的殼程進(jìn)口和殼程出口，所述換熱管與管程進(jìn)口和管程出口連通組成管內(nèi)流通通道，所述多個(gè)擋板與殼程進(jìn)口和殼程出口連通組成一個(gè)縱向螺旋式的殼側(cè)流通通道，所述換熱管外設(shè)置有多個(gè)外翅片，所述換熱管包括同心穿套的外管和芯管以及在二者間繞管芯環(huán)繞嵌設(shè)的內(nèi)翅片，其特征在于所述內(nèi)翅片由波紋內(nèi)翅片板彎曲而成且在外管和芯管之間形成一個(gè)圓柱狀的縱向螺旋式內(nèi)翅片管，所述縱向螺旋式內(nèi)翅片管上分布有多個(gè)縱向螺旋式流通通道。
所述擋板的數(shù)量為奇數(shù)，所述殼程進(jìn)口和殼程出口位于殼體側(cè)壁的同
所述波紋內(nèi)翅片板波紋的紋路與水平方向間的夾角為oc,其中15°《cx《85、所述波紋內(nèi)翅片板波紋的形狀為連續(xù)周期函數(shù)，其縱向幅高與外管和芯管之間的間距相等；
所述內(nèi)翅片中所流通的介質(zhì)黏性越大，所述波紋內(nèi)翅片板的波紋越稀疏，所述波紋的波長(zhǎng)人越大，所述縱向螺旋式流通通道的數(shù)量越少，oc越大。
所述波紋內(nèi)翅片板的波紋為鋸齒形、矩形或正弦波形。所述波紋內(nèi)翅片板上連續(xù)開(kāi)有多個(gè)孔或多條縫。所述外翅片為平板式連續(xù)板翅或波紋式連續(xù)板翅。所述平板式連續(xù)板翅或波紋式連續(xù)板翅上開(kāi)有多個(gè)孔或縫。所述平板式連續(xù)板翅或波紋式連續(xù)板翅上安裝有縱向渦發(fā)生器或百葉窗。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)，1、結(jié)構(gòu)合理、使用操作
方便；2、換熱管釆用縱向螺旋式內(nèi)翅片管，不僅增加了管側(cè)的換熱面積 及流動(dòng)擾動(dòng)，同時(shí)能夠有效降低流動(dòng)阻力，從而綜合優(yōu)化了管內(nèi)的流動(dòng)與 傳熱過(guò)程；3、在換熱管外側(cè)增加不同形式的外翅片，使換熱管外側(cè)的換 熱能力也同時(shí)得到了強(qiáng)化，這樣使所得到換熱器單位體積內(nèi)的換熱面積遠(yuǎn) 遠(yuǎn)大于一般的管翅式換熱器，與板翅式換熱器單位體積內(nèi)的換熱面積相 當(dāng)，因而，本實(shí)用新型增加了換熱管內(nèi)外兩側(cè)的換熱面積，從而強(qiáng)化了換 熱管內(nèi)外兩側(cè)的對(duì)流換熱，使所得到換熱器的換熱密度遠(yuǎn)大于一般的管翅 式換熱器；4、能夠承受較高的絕對(duì)壓力或者故障狀態(tài)下較高的相對(duì)壓力， 能有效防止換熱器發(fā)生脹裂。綜上，本實(shí)用新型在增加換熱管內(nèi)外換熱面 積、強(qiáng)化管內(nèi)外對(duì)流換熱及管內(nèi)傳熱的同時(shí)，也有效降低了換熱管內(nèi)的流 動(dòng)阻力，特別對(duì)于管內(nèi)流動(dòng)與傳熱過(guò)程，在顯著強(qiáng)化管內(nèi)傳熱的同時(shí)，也 能夠有效降低管內(nèi)流動(dòng)阻力，總之，其換熱能力可以達(dá)到板翅式換熱器的 同等水平，但在承受高壓方面與板翅式相比具有明顯優(yōu)勢(shì)。
下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖l為本實(shí)用新型的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實(shí)用新型所釆用波紋內(nèi)翅片板的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本實(shí)用新型換熱管的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本實(shí)用新型換熱管和帶有百葉窗的平板式連續(xù)板翅連接的立體示意圖。
圖6為本實(shí)用新型換熱管和開(kāi)孔的平板式連續(xù)板翅連接的立體示意圖。 圖7為本實(shí)用新型換熱管和波紋式連續(xù)板趟連接的立體示意圖。圖8為本實(shí)用新型換熱管和開(kāi)縫的平板式連續(xù)板翅連接的立體示意圖。 圖9為本實(shí)用新型換熱管和帶有縱向渦發(fā)生器的平板式連續(xù)板翅連接的 立體示意圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明
i一管板；
4—平板式連續(xù)板翅； 7—內(nèi)翅片；
10- 1—管程進(jìn)口；
11- 2 —?dú)こ坛隹冢?14一縱向渦發(fā)生器；
2—換熱管；
5—?dú)んw；
8 —芯管；
10-2—管程出口；
12 —孔；
15 —百葉窗；
3—擋板； 6 —外管；
9一波紋式連續(xù)板翅； ll-l一殼程進(jìn)口； 13—縫； 17—通孔。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
如圖l、圖2所示，本實(shí)用新型包括殼體5、設(shè)置在殼體5上下兩端的 管程進(jìn)口 10-1和管程出口 10-2、分別位于殼體5內(nèi)部?jī)啥说膬蓚€(gè)管板1、 平行固定于兩個(gè)管板1之間的多個(gè)換熱管2、設(shè)置在殼體5內(nèi)部的起固定 換熱管2和導(dǎo)流作用的多個(gè)擋板3以及分別位于殼體5側(cè)壁上的殼程進(jìn)口 11-1和殼程出口 11-2,其管板1上對(duì)應(yīng)開(kāi)有多個(gè)用于安裝換熱管2的通 孔17。其中，所述換熱管2與管程進(jìn)口 10-l和管程出口 10-2連通組成管 內(nèi)流通通道，所述多個(gè)擋板3與殼程進(jìn)口 ll-l和殼程出口 11-2連通組成 一個(gè)縱向螺旋式的殼側(cè)流通通道，并且換熱管2外設(shè)置有多個(gè)外翅片。另 外，所述擋板3的數(shù)量為奇數(shù)，所述殼程進(jìn)口 ll-l和殼程出口 11-2位于 殼體5側(cè)壁的同側(cè)。本實(shí)施例中，擋板3的數(shù)量為7個(gè)且交錯(cuò)安裝在殼體 5內(nèi)壁上的水平板，并且7個(gè)擋板3組成一個(gè)連續(xù)的縱向螺旋式流通通道。
結(jié)合圖3、圖4,所述換熱管2包括同心穿套的外管6和芯管8以及 在二者間繞管芯環(huán)繞嵌設(shè)的內(nèi)翅片7，其內(nèi)翅片7由波紋內(nèi)翅片板彎曲而 成且在外管6和芯管8之間形成一個(gè)圓柱狀的縱向螺旋式內(nèi)翅片管，所述縱向螺旋式內(nèi)翅片管上分布有多個(gè)縱向螺旋式流通通道。另外，波紋內(nèi)翅
片板波紋的紋路與水平方向間的夾角為oc，其中15°《oc《85° ;所述波紋
內(nèi)翅片板波紋的形狀為連續(xù)周期函數(shù)，其縱向幅高與外管6和芯管8之間
的間距相等，并且所述內(nèi)翅片7與外管6和芯管8之間釆用釬焊進(jìn)行連接，
同時(shí)，芯管8為堵塞芯管。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，內(nèi)翅片7中所流通的介質(zhì)
黏性越大，所述波紋內(nèi)翅片板的波紋越稀疏，所述波紋的波長(zhǎng)人越大，縱
向螺旋式流通通道的數(shù)量越少，oc越大。本實(shí)施例中，波紋內(nèi)翅片板的波
紋為正弦波形，實(shí)踐中，也可以將波紋內(nèi)翅片板的波紋加工制作為鋸齒形 或矩形等其他波紋形狀。
實(shí)際使用過(guò)程中，管側(cè)的換熱流體從管程進(jìn)口 10-1進(jìn)入后，穿過(guò)固 定在管板1上的多個(gè)換熱管2,具體是從分布在換熱管2內(nèi)部縱向螺旋式 內(nèi)翅片管的多個(gè)縱向螺旋式流通通道流過(guò)，最后再由管程出口 10-2流出。 總之，換熱管2與管內(nèi)流通通道管程進(jìn)口 10-1和管程出口 10-2組成管內(nèi) 流通通道，另外由于芯管8為堵塞芯管，其換熱管2內(nèi)所加堵塞的一端迎 著管內(nèi)換熱流體的流來(lái)方向，因而在不同換熱管2流通管道之間的換熱流 體相互不混合。這樣，由于在換熱管2內(nèi)設(shè)置有縱向螺旋式的內(nèi)翅片7, 因而極大增加了換熱管2內(nèi)的傳熱面積，強(qiáng)化了換熱管2內(nèi)側(cè)的氣體換熱， 同時(shí)能夠有效降低換熱管2內(nèi)換熱流體的流動(dòng)阻力。
而在換熱管2外安裝有平板式連續(xù)板翅4以及多個(gè)擋板3,平板式連 續(xù)板翅4用來(lái)增大殼側(cè)的換熱面積，以增強(qiáng)殼側(cè)的換熱能力。實(shí)際使用過(guò) 程中，其殼側(cè)的換熱流體從殼程進(jìn)口 11-1進(jìn)入后，在擋板3的引導(dǎo)下橫 向沖刷換熱管2，完成換熱過(guò)程后從殼程出口 11-2流出。
綜上，由于換熱管2內(nèi)外兩側(cè)都加有翅片，因而能夠有效增大換熱面 積，并有效強(qiáng)化兩側(cè)換熱流體的換熱能力；此外，因?yàn)獒娪脠A管作為換熱 管2內(nèi)外兩側(cè)翅片的載體，所以與板翅式換熱器相比，管翅式換熱器能夠 大大增加承受高壓的能力。
實(shí)施例2本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于，換熱管2外安裝的平板式連續(xù)
板翅4上開(kāi)有多個(gè)孔12，如圖6所示；或者平板式連續(xù)板翅4上開(kāi)有多個(gè) 縫13,如圖8所示；或者平板式連續(xù)板翅4上安裝有多個(gè)百葉窗15，如 圖5所示；或者平板式連續(xù)板超4上安裝有多個(gè)縱向渦發(fā)生器14,如圖9 所示。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，當(dāng)殼側(cè)的換熱流體流經(jīng)開(kāi)有孔12或縫13，或 者安裝有縱向渦發(fā)生器14或百葉窗15的平板式連續(xù)板翅4時(shí)，流體流動(dòng) 的擾動(dòng)進(jìn)一步增大，因而其流動(dòng)和換熱邊界層得到了有效地破壞和減薄， 因而提高了殼側(cè)的換熱能力，使換熱器的換熱性能進(jìn)一步提高。實(shí)際加工 制作時(shí)，也可以在平板式連續(xù)板翅4的上下兩側(cè)均開(kāi)有孔12或縫13，或 者在其上下兩側(cè)均安裝有縱向渦發(fā)生器14或百葉窗15。 實(shí)施例3
如圖7所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于，換熱管2外安裝 的外翅片為波紋式連續(xù)板翅9，其余部分的結(jié)構(gòu)和功能均與實(shí)施例l相同。 由于換熱管2外安裝有波紋式連續(xù)板翅9，因而殼側(cè)換熱流體在波紋式連 續(xù)板翅9之間所形成的狹小空間內(nèi)流動(dòng)，從而更進(jìn)一步增大了流體流動(dòng)的 擾動(dòng)，使得殼側(cè)的換熱能力有所提高。這樣，在換熱管2內(nèi)外均安裝有波 紋式翅片，在提高換熱面積和增加擾動(dòng)、更進(jìn)一步強(qiáng)化換熱能力的同時(shí)， 也進(jìn)一步提高換熱器整體的承壓能力。另外，同實(shí)施例2,也可以在波紋 式連續(xù)板翅9上開(kāi)有多個(gè)孔12或縫13,或者安裝有多個(gè)縱向渦發(fā)生器14 或百葉窗15。
以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限 制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更 以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
9
權(quán)利要求1. 一種換熱管內(nèi)外翅片復(fù)合強(qiáng)化傳熱換熱器，包括殼體(5)、設(shè)置在殼體(5)上下兩端的管程進(jìn)口(10-1)和管程出口(10-2)、分別位于殼體(5)內(nèi)部?jī)啥说膬蓚€(gè)管板(1)、平行固定于兩個(gè)管板(1)之間的多個(gè)換熱管(2)、設(shè)置在殼體(5)內(nèi)部的起固定換熱管(2)和導(dǎo)流作用的多個(gè)擋板(3)以及分別位于殼體(5)側(cè)壁上的殼程進(jìn)口(11-1)和殼程出口(11-2)，所述換熱管(2)與管程進(jìn)口(10-1)和管程出口(10-2)連通組成管內(nèi)流通通道，所述多個(gè)擋板(3)與殼程進(jìn)口(11-1)和殼程出口(11-2)連通組成一個(gè)縱向螺旋式的殼側(cè)流通通道，所述換熱管(2)外設(shè)置有多個(gè)外翅片，所述換熱管(2)包括同心穿套的外管(6)和芯管(8)以及在二者間繞管芯環(huán)繞嵌設(shè)的內(nèi)翅片(7)，其特征在于所述內(nèi)翅片(7)由波紋內(nèi)翅片板彎曲而成且在外管(6)和芯管(8)之間形成一個(gè)圓柱狀的縱向螺旋式內(nèi)翅片管，所述縱向螺旋式內(nèi)翅片管上分布有多個(gè)縱向螺旋式流通通道。
2. 按照權(quán)利要求l所述的換熱管內(nèi)外翅片復(fù)合強(qiáng)化傳熱換熱器，其特征在于所述擋板(3)的數(shù)量為奇數(shù)，所述殼程進(jìn)口 (11-1)和殼程出口 (11-2)位于殼體(5)側(cè)壁的同側(cè)。
3. 按照權(quán)利要求l或2所述的換熱管內(nèi)外翅片復(fù)合強(qiáng)化傳熱換熱器，其特征在于所述波紋內(nèi)翅片板波紋的紋路與水平方向間的夾角為a，其中15°《a《85°;所述波紋內(nèi)翅片板波紋的形狀為連續(xù)周期函數(shù)，其縱向幅高與外管(6)和芯管(8)之間的間距相等；所述內(nèi)翅片(7)中所流通的介質(zhì)黏性越大，所述波紋內(nèi)翅片板的波紋越稀疏，所述波紋的波長(zhǎng)入越大，所述縱向螺旋式流通通道的數(shù)量越少，a越大。
4. 按照權(quán)利要求1或2所述的換熱管內(nèi)外翅片復(fù)合強(qiáng)化傳熱換熱器，其特征在于所述波紋內(nèi)翅片板的波紋為鋸齒形、矩形或正弦波形。
5. 按照權(quán)利要求l或2所述的換熱管內(nèi)外翅片復(fù)合強(qiáng)化傳熱換熱器，其特征在于所述波紋內(nèi)翅片板上連續(xù)開(kāi)有多個(gè)孔或多條縫。
6. 按照權(quán)利要求l或2所述的換熱管內(nèi)外翅片復(fù)合強(qiáng)化傳熱換熱器， 其特征在于所述外翅片為平板式連續(xù)板翅(4)或波紋式連續(xù)板翅(9)。
7. 按照權(quán)利要求6所述的換熱管內(nèi)外翅片復(fù)合強(qiáng)化傳熱換熱器，其特 征在于所述平板式連續(xù)板翅(4)或波紋式連續(xù)板翅(9)上開(kāi)有多個(gè)孔(12)或縫(13)。
8. 按照權(quán)利要求6所述的換熱管內(nèi)外翅片復(fù)合強(qiáng)化傳熱換熱器，其特 征在于所述平板式連續(xù)板翅(4)或波紋式連續(xù)板翅(9)上安裝有縱向 渦發(fā)生器(14)或百葉窗(15)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種換熱管內(nèi)外翅片復(fù)合強(qiáng)化傳熱換熱器，包括殼體、殼體兩端的管程進(jìn)口和管程出口、殼體內(nèi)兩端的兩個(gè)管板、平行固定于兩管板間的換熱管、多個(gè)擋板以及殼體側(cè)壁上的殼程進(jìn)口和殼程出口；換熱管與管程進(jìn)口和管程出口組成管內(nèi)流通通道，擋板與殼程進(jìn)口和殼程出口組成殼側(cè)流通通道，換熱管外設(shè)置有多個(gè)外翅片；換熱管包括同心穿套的外管和芯管及二者間繞管芯環(huán)繞嵌設(shè)的內(nèi)翅片，內(nèi)翅片由波紋內(nèi)翅片板彎曲而成且在外管和芯管間形成一圓柱狀的縱向螺旋式內(nèi)翅片管，該縱向螺旋式內(nèi)翅片管上分布有多個(gè)縱向螺旋式流通通道。本實(shí)用新型在增加換熱管內(nèi)外換熱面積、強(qiáng)化管內(nèi)外對(duì)流換熱及管內(nèi)傳熱的同時(shí)，也有效降低了換熱管內(nèi)的流動(dòng)阻力。
文檔編號(hào)F28D7/10GK201269705SQ20082003001
公開(kāi)日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2008年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月21日
發(fā)明者峰 吳 申請(qǐng)人:西安石油大學(xué)