專利名稱：內(nèi)外翅片扁管換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種換熱器，尤其是涉及一種內(nèi)外翅片扁管換熱器。
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。對于有氣體換熱的情 況， 一般釆用增加翅片的方式來強(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。
對于板翅式換熱器，因其在釬接過程中局部沒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壓力或者故障狀態(tài)下較 高的相對壓力，因此在極限工況下很可能會發(fā)生脹裂，以致帶來較大的經(jīng) 濟(jì)損失和安全隱患。此外，板翅式換熱器不可拆，清洗困難，制造工藝復(fù) 雜，成本高，因而限制了板翅式換熱器的使用場合。
由于受到扁管管殼式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響，開發(fā)出了扁管管翅式換 熱器，即以扁管管東代替圓管管束，從而能夠使得換熱面積得到有效地提 高，使其接近板殼式換熱器的熱效率，同時其能夠承受較大的壓力，制造 工業(yè)簡單。但對于單純的扁管換熱器而言，在石油化工中，高黏度流體在 換熱器光管中加熱，常出現(xiàn)管壁附近流體溫度過高，而在管子中心部位流 體加熱不足，即流體加熱不均勻、不充分現(xiàn)象，從而影響設(shè)備的換熱效率。 因此，很有必要針對光管管內(nèi)的流動傳熱進(jìn)行強(qiáng)化。此外，對于管翅式換 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 對壓力，適用于具有高壓流體運(yùn)作的場合，且搡作壓力的應(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)的換熱面積相對于板翅式熱器的換熱能力。 實用新型內(nèi)容.
本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提 供一種內(nèi)外翅片扁管換熱器，其通過在傳統(tǒng)扁管內(nèi)增加縱向內(nèi)翅片板，從 而能夠充分加熱換熱管內(nèi)的高粘度流體，使其傳熱結(jié)構(gòu)及換熱性能方面與 板翅式換熱器相當(dāng)，同時也使其承壓能力得到有效提高。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型釆用的技術(shù)方案是 一種內(nèi)外翅片扁 管換熱器，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)部兩端的兩個管板、平行固定于兩個管板之間的多個換熱管、 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，所述多個擋板與殼程進(jìn)口和殼程出口連通組成一個弓 型折流板式殼側(cè)流通通道，所述換熱管外設(shè)置有多個外翅片，其特征在于 所述換熱管由扁管以及設(shè)置在扁管內(nèi)部的縱向波紋內(nèi)翅片，所述扁管與其 內(nèi)部縱向波紋內(nèi)翅片之間形成多個縱向流通通道。
所述擋板的數(shù)量為奇數(shù)個，所述殼程進(jìn)口和殼程出口位于殼體側(cè)壁的 同惻。
所述縱向波紋內(nèi)翅片的波紋形狀為連續(xù)周期函數(shù)。 所述縱向波紋內(nèi)翅片的波紋為鋸齒形、矩形或正弦波形。 所述縱向波紋內(nèi)翅片上連續(xù)開有多個孔或多條縫。 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)板翅上開有多個孔或縫。 所述平板式連續(xù)板翅或波紋式連續(xù)板翅上安裝縱向渦發(fā)生器或百葉 窗。
本實用新型與現(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、換熱管采用扁管，能夠有效地增加管內(nèi)傳熱面積，提高其傳能夠有效地增加管內(nèi)傳熱面積，同時增加 了流動地擾動，從而使得管內(nèi)流體得以充分加熱，因此，在扁管內(nèi)增加縱 向內(nèi)翅片板對于扁管內(nèi)的傳熱強(qiáng)化具有顯著效果，從而能夠充分加熱管內(nèi) 的高粘度液體，使其在傳熱結(jié)構(gòu)及換熱性能方面與板翅式換熱器相當(dāng)，同 時其承壓能力也能夠有效地得到提高；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壓力或者故 障狀態(tài)下較高的相對壓力，能有效防止換熱器發(fā)生脹裂。綜上，本實用新 型能夠有效增加換熱管內(nèi)外換熱面積、強(qiáng)化管內(nèi)外對流換熱及管內(nèi)傳熱， 使其換熱能力可以達(dá)到板翅式換熱器的同等水平，同時在承受高壓方面與
板翅式相比具有明顯優(yōu)勢；其通過在傳統(tǒng)扁管內(nèi)增加縱向內(nèi)翅片板，從而
能夠充分加熱換熱管內(nèi)的高粘度流體，使其傳熱結(jié)構(gòu)及換熱性能方面與板 翅式換熱器相當(dāng)，同時也使其承壓能力得到有效提高，具有制造簡單、維 修和清洗方便等優(yōu)點(diǎn)。
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本實用新型的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本實用新型換熱管的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為本實用新型縱向波紋內(nèi)翅片的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5為本實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為本實用新型換熱管和開孔的平板式連續(xù)板翅連接的立體示意圖。圖7為本實用新型換熱管和波紋式連續(xù)板翅連接的立體示意圖。 圖8為本實用新型換熱管和開縫的平板式連續(xù)板翅連接的立體示意圖。 圖9為本實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)記說明 l一管板；
4一平板式連續(xù)板J 7 —縱向冰 10-2—管程出口； 12 —孔； 15 —百葉窗；
2—換熱管； 5 —?dú)んw；
9一波紋式連續(xù)板j ll-l一殼程進(jìn)口； 13—縫； 17 —通孔。
3—擋板； 6—扁管；
10- 1一管程進(jìn)口；
11- 2 —?dú)こ坛隹冢?14一縱向渦發(fā)生器;
具體實施方式
實施例1
如圖l、圖2所示，本實用新型包括殼體5、設(shè)置在殼體5上下兩端的 管程進(jìn)口 IO-I和管程出口 10-2、分別位于殼體5內(nèi)部兩端的兩個管板1、 平行固定于兩個管板1之間的多個換熱管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上對應(yīng)開有多個用于安裝換熱管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，所述多個擋板3與殼程進(jìn)口 ll-l和殼程出口 11-2連通組成 一個弓型折流板式的殼側(cè)流通通道，并且換熱管2外設(shè)置有多個外翅片。 另外，所述擋拔3的數(shù)量為奇數(shù)個，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)。本實施例中，擋板3的數(shù)量為7個且交錯安裝在 殼體5內(nèi)壁上的水平板，并且7個擋板3組成一個折流板式流通通道。實 際使用過程中，所述擋板3的數(shù)量也可以為偶數(shù)個，所述殼程進(jìn)口 11-1 和殼程出口 11-2分別位于殼體5側(cè)壁的兩側(cè)。結(jié)合圖3、圖4,所述換熱管2由扁管6以及設(shè)置在扁管6內(nèi)部的縱 向波紋內(nèi)翅片7，所述扁管6與其內(nèi)部縱向波紋內(nèi)翅片7之間形成多個縱 向流通通道。另外，所述波紋的波紋形狀為連續(xù)周期函數(shù)。在實際應(yīng)用過 程中，縱向波紋內(nèi)翅片7中所流通的介質(zhì)黏性越大，其波紋越稀疏且所述 波紋的波長入越大，縱向流通通道的數(shù)量越少。本實施例中，縱向波紋內(nèi) 翅片7的波紋形狀為正弦波形，實踐中，也可以將其波紋加工制作為鋸齒 形或矩形等其他波紋形狀。
實際使用過程中，管側(cè)的換熱流體從管程進(jìn)口 10-1進(jìn)入后，穿過固 定在管板1上的多個換熱管2,具體是從分布在換熱管2內(nèi)部的多個縱向 翅片流通通道流過，最后再由管程出口 10-2流出。由于在換熱管2內(nèi)設(shè) 置有縱向波紋內(nèi)翅片板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)的流體換熱。
而在換熱管2外安裝有平板式連續(xù)板翅4以及多個擋板3，平板式連 續(xù)板翅4用來增大殼側(cè)的換熱面積，以增強(qiáng)殼側(cè)的換熱能力。實際使用過 程中，其殼惻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，完成換熱過程后從殼程出口 l卜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，因為釆用扁管6作為換 熱管2內(nèi)外兩側(cè)翅片的載體，因而能夠使得換熱面積得到有效地提高，使 其接近板殼式換熱器的熱效率。也就是說，本實用新型通過在傳統(tǒng)扁管6 內(nèi)增加縱向內(nèi)翅片板，從而能夠充分加熱換熱管2內(nèi)的高粘度流體，使其 傳熱結(jié)構(gòu)及換熱性能方面與板翅式換熱器相當(dāng)，同時也使其承壓能力得到 有效提高。
實施例2
本實施例與實施例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上開有多個孔12,如圖6所示；或者平板式連續(xù)板翅4上開有多個 縫13，如圖8所示；或者平板式連續(xù)板翅4上安裝有多個百葉窗15,如圖5所示；或者平板式連續(xù)板翅4上安裝有多個縱向渦發(fā)生器14，如圖9 所示。在實際應(yīng)用過程中，當(dāng)殼側(cè)的換熱流體流經(jīng)開有孔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，流體流動 的擾動進(jìn)一步增大，因而其流動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。實際加工 制作時，也可以在平板式連續(xù)板翅4的上下兩側(cè)均開有孔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。 實施例3
如圖7所示，本實施例與實施例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)和功能均與實施例1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，從而更進(jìn) 一 步增大了流體流動的 擾動，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、更進(jìn)一步強(qiáng)化換熱能力的同時， 也進(jìn)一步提高換熱器整體的承壓能力。另外，同實施例2,也可以在波紋 式連續(xù)板翅9上開有多個孔12或縫13，或者安裝有多個縱向渦發(fā)生器14 或百葉窗15。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限 以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種內(nèi)外翅片扁管換熱器，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)部兩端的兩個管板(1)、平行固定于兩個管板(1)之間的多個換熱管(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，所述多個擋板(3)與殼程進(jìn)口(11-1)和殼程出口(11-2)連通組成一個弓型折流板式殼側(cè)流通通道，所述換熱管(2)外設(shè)置有多個外翅片，其特征在于所述換熱管(2)由扁管(6)以及設(shè)置在扁管(6)內(nèi)部的縱向波紋內(nèi)翅片(7)，所述扁管(6)與其內(nèi)部縱向波紋內(nèi)翅片(7)之間形成多個縱向流通通道。
2. 按照權(quán)利要求1所述的內(nèi)外翅片扁管換熱器，其特征在于所述擋 板(3)的數(shù)量為奇數(shù)個，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所述的內(nèi)外翅片扁管換熱器，其特征在于所 述縱向波紋內(nèi)翅片(7)的波紋形狀為連續(xù)周期函數(shù)。
4. 按照權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)外翅片扁管換熱器，其特征在于所 述縱向波紋內(nèi)翅片(7)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所述的內(nèi)外翅片扁管換熱器，其特征在于所 述縱向波紋內(nèi)翅片(7)上連續(xù)開有多個孔或多條縫。
6. 按照權(quán)利要求l或2所述的內(nèi)外翅片扁管換熱器，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所述的內(nèi)外翅片扁管換熱器，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 )上開有多個孔(12 )或縫(13 )。
8. 按照權(quán)利要求6所述的內(nèi)外翅片扁管換熱器，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)上安裝縱向渦發(fā)生器(14)或 百葉窗(15)。
專利摘要本實用新型公開了一種內(nèi)外翅片扁管換熱器，包括殼體、殼體兩端的管程進(jìn)口和管程出口、殼體內(nèi)兩端的兩個管板、平行固定于兩管板間的換熱管、多個擋板以及殼體側(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)置有多個外翅片；所述換熱管由扁管以及設(shè)置在扁管內(nèi)部的縱向波紋內(nèi)翅片，所述扁管與其內(nèi)部縱向波紋內(nèi)翅片之間形成多個縱向流通通道。本實用新型通過在傳統(tǒng)扁管內(nèi)增加縱向內(nèi)翅片板，從而能夠充分加熱換熱管內(nèi)的高粘度流體，使其在傳熱結(jié)構(gòu)及換熱性能方面與板翅式換熱器相當(dāng)，同時也使其承壓能力得到有效提高。
文檔編號F28D7/10GK201297878SQ20082022216
公開日2009年8月26日 申請日期2008年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者峰 吳 申請人:西安石油大學(xué)