專利名稱：應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于換熱的熱交換設(shè)備。
背景技術(shù)：
熱交換設(shè)備是眾多行業(yè)廣泛使用的一種重要設(shè)備，也是節(jié)能降耗的關(guān)鍵設(shè)備之一。眾所周知，熱交換設(shè)備的效率和節(jié)能的核心在于換熱管。目前，世界上使用量最多的是各種不同材料的無(wú)縫管，但是，它的效能已經(jīng)發(fā)揮到極致，于是有了高效換熱器用異型管的出現(xiàn)，大大提高了各類換熱設(shè)備的效率，它的主要特點(diǎn)如下按GB/TM590-2009《高效換熱器用熱交換設(shè)備》標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)現(xiàn)行的換熱器用高效換熱管共分為四大類型，分別為T(mén)型槽管、波紋管、內(nèi)波外螺紋管、內(nèi)槽管。它們最大的共同點(diǎn)在于都是通過(guò)冷加工工藝在金屬基管(直光管)上制造加工出來(lái)的換熱管。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的T型槽管，在金屬基管1的外壁上通過(guò)冷加工形成密集的螺旋狀T型凹槽11。T型槽管按結(jié)構(gòu)形式可分為1型，管外壁呈T型槽道，管內(nèi)壁表面光滑；II型，管外壁呈T型槽道，管內(nèi)壁表面呈波紋狀。如圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)中的波紋管，在金屬基管1上通過(guò)冷加工形成管內(nèi)、外表面均呈波紋狀11的換熱管。如圖3所示，現(xiàn)有技術(shù)中的內(nèi)波外螺紋管，在金屬基管1上通過(guò)冷加工形成管外壁呈螺紋11、管內(nèi)壁呈波紋狀12的換熱管。如圖4所示，現(xiàn)有技術(shù)中的內(nèi)槽管，在金屬基管1的內(nèi)壁通過(guò)冷加工形成凹槽11 的換熱管。內(nèi)槽管按結(jié)構(gòu)形式可分為1型，軸向凹槽；II型，螺旋狀凹槽。上述四大類換熱管與未經(jīng)冷加工直接用作換熱管的金屬直光管相比，因?yàn)樵诮饘倩苌暇哂欣浼庸に纬傻牟坌巍⒉ㄐ蔚?，?qiáng)化了傳熱效果，因此有效地提高了換熱管的換熱面積和換熱效率，故被稱為換熱器用“高效”換熱管。上述這四大類換熱管都是以無(wú)縫金屬直光管作為基管通過(guò)冷加工成型的，其冷加工工藝主要是對(duì)無(wú)縫金屬直光管做形狀的變化。進(jìn)一步地，這四大類換熱管都是在無(wú)縫金屬直光管的內(nèi)、外壁上進(jìn)行冷加工，加工幅度受管壁厚度所限，因此難以再大幅度地提高換熱面積。現(xiàn)有技術(shù)中的換熱管在做熱交換時(shí)，水、油、氣等換熱介質(zhì)在換熱管內(nèi)流通，借助于換熱管壁實(shí)現(xiàn)與換熱管外的其他介質(zhì)之間交換熱量的技術(shù)目的。在熱交換過(guò)程中，靠近換熱管管壁區(qū)域的換熱介質(zhì)所進(jìn)行的熱交換比較充分，換熱效率較高；而遠(yuǎn)離換熱管管壁、 位于換熱管中心區(qū)域的換熱介質(zhì)的熱交換并不充分，因此現(xiàn)有技術(shù)中的上述換熱管雖經(jīng)過(guò)一定改進(jìn)，但整體換熱效率仍較低。并且，現(xiàn)有技術(shù)中的換熱管在生產(chǎn)、使用過(guò)程中還存在以下幾點(diǎn)明顯的不足1、受制于冷加工設(shè)備的規(guī)格限制，換熱管成品在規(guī)格、長(zhǎng)度等方面均受到很大的局限；
2、由于有冷加工步驟，原材料的損耗較大；3、由于冷加工過(guò)程復(fù)雜，導(dǎo)致產(chǎn)品的加工精度參差不齊；4、冷加工工藝的檢驗(yàn)方法和檢驗(yàn)手段難以保證成品質(zhì)量；5、受加工工藝限制，制管效率不高；6、這四大類換熱管大多具有特殊的外型，給換熱器設(shè)備的制作諸如對(duì)波紋管、外槽管的折流板的處置帶來(lái)許多不便；7、這四大類換熱管都經(jīng)過(guò)冷加工，管體上存有殘余應(yīng)力，在介質(zhì)通過(guò)時(shí)會(huì)形成湍流，強(qiáng)化了換熱管的局部腐蝕，因此對(duì)換熱器設(shè)備的使用壽命造成了一定的負(fù)面影響。現(xiàn)有技術(shù)中的熱交換設(shè)備由于上述原因，進(jìn)入一個(gè)技術(shù)瓶頸，換熱面積、換熱效率難以再大幅度提高，制約了熱交換設(shè)備的發(fā)展，難以滿足市場(chǎng)的需求。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員一直致力于開(kāi)發(fā)一種換熱效率高的熱交換設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種換熱效率高的應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備，至少包括管束體，所述管束體上設(shè)置有管板，所述管板中穿設(shè)有多根扁平形螺旋換熱管；所述扁平形螺旋換熱管至少包括管體，所述管體合圍形成一介質(zhì)通道；所述管體具有扁平形橫截面，所述管體具有螺旋外表面；所述扁平形橫截面將所述介質(zhì)通道劃分為兩個(gè)側(cè)邊換熱區(qū)及一中間換熱區(qū)；兩個(gè)所述側(cè)邊換熱區(qū)的橫截面積分別與所述中間換熱區(qū)的橫截面積大致相同。較佳地，所述扁平形橫截面的內(nèi)表面由兩個(gè)平行的面與兩個(gè)圓弧過(guò)渡面連接形成。較佳地，所述扁平形橫截面為所述管體經(jīng)過(guò)壓制加工獲得的連續(xù)的冷軋加工面。較佳地，所述扁平形螺旋換熱管的兩端為直管段。較佳地，所述應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備為浮頭式換熱器。較佳地，所述應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備為立式管板式換熱器或臥式管板式換熱器。較佳地，所述應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備為U型管式換熱器。較佳地，所述應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備為填料函雙殼程換熱器。較佳地，所述應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備為釜式重沸器。較佳地，所述應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備為填料函分流式換熱器。本發(fā)明的應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備由于采用了扁平形螺旋換熱管，大大提高了中間換熱區(qū)的換熱效率，在熱交換設(shè)備的整體換熱效率上要大大高于現(xiàn)有的熱交換設(shè)備。本發(fā)明還首次采用焊管做為核心部件一一換熱管的原材料，而焊管的成本比現(xiàn)有技術(shù)中用作換熱管原材料的無(wú)縫管的成本至少低20%左右，因而本發(fā)明大幅度地降低了熱交換設(shè)備的制造成本。并且，本發(fā)明的應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備由于換熱管還可以具有直管段，在制造熱交換設(shè)備時(shí)，換熱管的直管段與管板的密封效果好，更適于現(xiàn)有熱交換設(shè)備的制作技術(shù)，其設(shè)計(jì)壽命和使用壽命大大高于現(xiàn)有的熱交換設(shè)備。本發(fā)明使用的扁平形螺旋換熱管，更適合傳統(tǒng)熱交換設(shè)備制造工藝，其與管板的連接既可脹貼，也可焊接，同時(shí)也可脹焊結(jié)合使用。本發(fā)明的應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，制造便利等有益效果，適用于石油、化工、化肥、鍋爐、制藥、食品、電力、核能、環(huán)保、供熱等多種行業(yè)中。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種T型槽管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中一種波紋管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中一種內(nèi)波外螺紋管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)中一種內(nèi)槽管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的熱交換設(shè)備的實(shí)施例1的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5所示實(shí)施例中一種扁平形螺旋換熱管的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖5所示實(shí)施例的外觀結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明的熱交換設(shè)備的實(shí)施例2的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本發(fā)明的熱交換設(shè)備的實(shí)施例3的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本發(fā)明的熱交換設(shè)備的實(shí)施例4的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本發(fā)明的熱交換設(shè)備的實(shí)施例5的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是本發(fā)明的熱交換設(shè)備的實(shí)施例6的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō)明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。實(shí)施例1 如圖5所示，本實(shí)施例的應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備為浮頭式換熱器， 主要包括管束體3，管束體3上設(shè)置有管板2，管板2中穿設(shè)有多根扁平形螺旋換熱管1。如圖6、圖7所示，本發(fā)明的扁平形螺旋換熱管1為一具有一定長(zhǎng)度的金屬焊管，如奧氏體不銹鋼焊管、碳素鋼焊管、鈦及鈦合金焊管、鎳及鎳合金焊管，或奧氏體-鐵素體雙相鋼焊管等。管體2的內(nèi)表面為扁平形光滑表面，由兩個(gè)平行的面與兩個(gè)圓弧面連接形成。外表面為螺旋形。管體2的內(nèi)部形成換熱介質(zhì)流通的介質(zhì)通道。管體2具有扁平形橫截面，將介質(zhì)通道劃分為兩個(gè)側(cè)邊換熱區(qū)31及一中間換熱區(qū) 32。兩個(gè)側(cè)邊換熱區(qū)31的橫截面積分別與中間換熱區(qū)32的橫截面積大致相同。本文中，所述的“大致相同”并不要求嚴(yán)格的相同。只要使中間換熱區(qū)32的橫截面積不大于側(cè)邊換熱區(qū)31的橫截面積的3倍，或不小于側(cè)邊換熱區(qū)31的橫截面積的1/3 即可。
具體地，本實(shí)施例中的管體2是由一圓形的金屬焊管采用壓制加工工藝形成的連續(xù)的冷軋加工面，內(nèi)部的兩個(gè)平行的面與兩端圓弧連接。圓弧的轉(zhuǎn)角要有一定弧度，根據(jù)管體2直徑的不同，優(yōu)選地采用轉(zhuǎn)角半徑為2-10 毫米。這樣避免了尖銳角的存在。從橫截面形狀上看，本實(shí)施例中管體2在做熱交換時(shí)，兩個(gè)側(cè)邊換熱區(qū)31和一個(gè)中間換熱區(qū)32的換熱效率都比較高，特別是中間換熱區(qū)32內(nèi)的換熱介質(zhì)也充分地參與到換熱過(guò)程里，大大地提高了扁平形螺旋換熱管1的換熱效率。如本實(shí)施例中的管體2，采用扁平形橫截面的有益效果在于，不僅可以大幅度地提高扁平形螺旋換熱管1的換熱面積，提高了扁平形螺旋換熱管1的換熱效率；還可以加大中間換熱區(qū)32內(nèi)換熱介質(zhì)的流量和流速，也提高了扁平形螺旋換熱管1的換熱效率。進(jìn)一步地，還改善了扁平形螺旋換熱管1在換熱介質(zhì)作用下的受力狀態(tài)，加強(qiáng)了管體2的剛性。本發(fā)明中的扁平形螺旋換熱管還由于制管成型后沒(méi)有冷加工，因此內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)力基本消除，抗結(jié)垢性、耐蝕性更好。本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，制造更便利等有益效果?，F(xiàn)有技術(shù)中的換熱管大多具有特定的外表面形狀(譬如螺旋、T槽、波紋)，在制作換熱器設(shè)備時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中的換熱管與管板的連接須增加連接段；換熱管與折流板之間間隙較大，固定性比較差。而本發(fā)明中的扁平形螺旋換熱管具有光滑的外表面，更適于傳統(tǒng)換熱器的制作技術(shù)，其設(shè)計(jì)壽命和使用壽命大大高于現(xiàn)有的四大類換熱管。根據(jù)客戶需要，本發(fā)明中的扁平形螺旋換熱管的整體長(zhǎng)度可以在0米至數(shù)十米之間選取。當(dāng)然，如果合理配置熱處理爐，本發(fā)明中的扁平形螺旋換熱管的整體長(zhǎng)度還可以在任意長(zhǎng)度，而不受限于冷加工設(shè)備的規(guī)格。本發(fā)明的熱交換設(shè)備還可以采用帶有直管段的扁平形螺旋換熱管，具有相應(yīng)的有益效果。實(shí)施例2 如圖8所示，本實(shí)施例的應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備為立式管板式換熱器，主要包括管束體3，管板2，并采用本發(fā)明中的扁平形螺旋換熱管1。本發(fā)明的熱交換設(shè)備在其他實(shí)施例中也可以是臥式管板式換熱器。實(shí)施例3 如圖9所示，本實(shí)施例的應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備為U型管式換熱器， 主要包括管束體3，管板2，采用本發(fā)明中的扁平形螺旋換熱管1。實(shí)施例4:如圖10所示，本實(shí)施例的應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備為填料函雙殼程換熱器，主要包括管束體3，管板2，采用本發(fā)明中的扁平形螺旋換熱管1。實(shí)施例5 如圖11所示，本實(shí)施例的應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備為釜式重沸器，主要包括管束體3，管板2，采用本發(fā)明中的扁平形螺旋換熱管1。實(shí)施例6 如圖12所示，本實(shí)施例的應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備為填料函分流式換熱器，主要包括管束體3，管板2，采用本發(fā)明中的扁平形螺旋換熱管1。
本發(fā)明的上述各種應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備內(nèi)只流通一種換熱介質(zhì)， 以與熱交換設(shè)備外的其他介質(zhì)交換熱量。本發(fā)明使用的扁平形螺旋換熱管與現(xiàn)有技術(shù)中同等直徑的其他結(jié)構(gòu)換熱管相比， 雖然橫截面積相同，但其換熱面積增加數(shù)倍，大大提高了換熱區(qū)域內(nèi)的換熱效率，進(jìn)一步降低了熱交換設(shè)備的能耗。本發(fā)明的應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備由于采用了扁平形螺旋換熱管，與原機(jī)械部和中國(guó)石化總公司推薦的螺紋管(整體低翅片管等特型管)構(gòu)成的熱交換設(shè)備相比，具有如下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)本發(fā)明使用的扁平形螺旋換熱管的內(nèi)表面積比螺紋管大數(shù)倍以上，總傳熱系數(shù)可達(dá)到倍數(shù)級(jí)提高。因此，在熱交換設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可減少傳熱面積，達(dá)到減少用管數(shù)量， 降低熱交換設(shè)備成本的效果。本發(fā)明使用的扁平形螺旋換熱管與現(xiàn)有技術(shù)中的螺紋管相比，無(wú)需增加連接段， 換熱管的剛性好、穿管容易、制造力便，這些因素優(yōu)化了本發(fā)明的熱交換設(shè)備的性能。本發(fā)明使用的扁平形螺旋換熱管與現(xiàn)有技術(shù)中的螺紋管相比，與折流板的適宜性更好，其管壁厚度均勻，外徑尺寸標(biāo)準(zhǔn)，與折流板、管板的間隙控制效果好，可使本發(fā)明的熱交換設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行不受振動(dòng)的困擾。本發(fā)明使用的扁平形螺旋換熱管，其表面光滑，不易結(jié)垢，抗垢性能好，因此本發(fā)明的熱交換設(shè)備也具有不易結(jié)垢，抗垢性能好的特點(diǎn)。本發(fā)明使用的扁平形螺旋換熱管，因無(wú)冷加工后的殘余應(yīng)力，其耐腐蝕能力大大強(qiáng)于現(xiàn)有技術(shù)中的螺紋管，因此本發(fā)明的熱交換設(shè)備的耐腐蝕能力大為改善。特別是在有應(yīng)力腐蝕的應(yīng)用場(chǎng)合，因存在軋制應(yīng)力是不能用現(xiàn)有的螺紋管的。本發(fā)明使用的扁平形螺旋換熱管，可廣泛使用于各種類型、各種形式的熱交換設(shè)備，而現(xiàn)有技術(shù)中的螺紋管在某些場(chǎng)合，其應(yīng)用受到了限制，如強(qiáng)化管外冷凝傳熱的場(chǎng)合， 螺紋管就不能用于立式冷凝器，否則，就不會(huì)有強(qiáng)化冷凝的效果。又如設(shè)備振動(dòng)較大的場(chǎng)合等等。因此本發(fā)明的熱交換設(shè)備具有應(yīng)用廣泛的有益效果。綜上所述，本說(shuō)明書(shū)中所述的只是本發(fā)明的幾種較佳具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備，至少包括管束體，所述管束體上設(shè)置有管板，其特征在于所述管板中穿設(shè)有多根扁平形螺旋換熱管；所述扁平形螺旋換熱管至少包括管體，所述管體合圍形成一介質(zhì)通道；所述管體具有扁平形橫截面，所述管體具有螺旋外表面；所述扁平形橫截面將所述介質(zhì)通道劃分為兩個(gè)側(cè)邊換熱區(qū)及一中間換熱區(qū)；兩個(gè)所述側(cè)邊換熱區(qū)的橫截面積分別與所述中間換熱區(qū)的橫截面積大致相同。
2.如權(quán)利要求1所述的熱交換設(shè)備，其特征在于所述扁平形橫截面的內(nèi)表面由兩個(gè)平行的面與兩個(gè)圓弧過(guò)渡面連接形成。
3.如權(quán)利要求2所述的熱交換設(shè)備，其特征在于所述扁平形橫截面為所述管體經(jīng)過(guò)壓制加工獲得的連續(xù)的冷軋加工面。
4.如權(quán)利要求1至3任一所述的熱交換設(shè)備，其特征在于所述扁平形螺旋換熱管的兩端為直管段。
5.如權(quán)利要求1所述的熱交換設(shè)備，其特征在于所述熱交換設(shè)備為浮頭式換熱器。
6.如權(quán)利要求1所述的熱交換設(shè)備，其特征在于所述熱交換設(shè)備為立式管板式換熱器或臥式管板式換熱器。
7.如權(quán)利要求1所述的熱交換設(shè)備，其特征在于所述熱交換設(shè)備為U型管式換熱器。
8.如權(quán)利要求1所述的熱交換設(shè)備，其特征在于所述熱交換設(shè)備為填料函雙殼程換熱器。
9.如權(quán)利要求1所述的熱交換設(shè)備，其特征在于所述熱交換設(shè)備為釜式重沸器。
10.如權(quán)利要求1所述的熱交換設(shè)備，其特征在于所述熱交換設(shè)備為填料函分流式換熱器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備，至少包括管束體，管束體上設(shè)置有管板，管板中穿設(shè)有多根扁平形螺旋換熱管；扁平形螺旋換熱管至少包括管體，管體合圍形成一介質(zhì)通道；管體具有扁平形橫截面及螺旋外表面；扁平形橫截面將介質(zhì)通道劃分為兩個(gè)側(cè)邊換熱區(qū)及一中間換熱區(qū)；兩個(gè)側(cè)邊換熱區(qū)的橫截面積分別與中間換熱區(qū)的橫截面積大致相同。本發(fā)明的應(yīng)用扁平形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備由于采用了扁平形螺旋換熱管，大大提高了中間換熱區(qū)的換熱效率，在熱交換設(shè)備的整體換熱效率上要大大高于現(xiàn)有的熱交換設(shè)備，具有成本低，制造便利等有益效果，適用于石油、化工、化肥、鍋爐、制藥、食品、電力、核能、環(huán)保、供熱等多種行業(yè)。
文檔編號(hào)F28F1/34GK102313478SQ201110152700
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者孔祥鋒 申請(qǐng)人:上?？泼卒摴苡邢薰?br>