專利名稱：應(yīng)用橢圓形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(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)，我國現(xiàn)行的換熱器用高效換熱管共分為四大類型，分別為T形槽管、波紋管、內(nèi)波外螺紋管、內(nèi)槽管。它們最大的共同點(diǎn)在于都是通過冷加工工藝在金屬基管(直光管)上制造加工出來的換熱管。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的T形槽管，在金屬基管1的外壁上通過冷加工形成密集的螺旋狀T形凹槽11。T形槽管按結(jié)構(gòu)形式可分為I型，管外壁呈T形槽道，管內(nèi)壁表面光滑；II型，管外壁呈T形槽道，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I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?、波形等，?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縫金屬直光管作為基管通過冷加工成型的，其冷加工工藝主要是對無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、長度等方面均受到很大的局限；[0014]2、由于有冷加工步驟，原材料的損耗較大；3、由于冷加工過程復(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)備的制作諸如對波紋管、外槽管的折流板的處置帶來許多不便；7、這四大類換熱管都經(jīng)過冷加工，管體上存有殘余應(yīng)力，在介質(zhì)通過時(shí)會(huì)形成湍流，強(qiáng)化了換熱管的局部腐蝕，因此對換熱器設(shè)備的使用壽命造成了一定的負(fù)面影響?，F(xiàn)有技術(shù)中的熱交換設(shè)備由于上述原因，進(jìn)入了一個(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，難以滿足市場的需求。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員一直致力于開發(fā)一種換熱效率高的熱交換設(shè)備。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種換熱效率高的應(yīng)用橢圓形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種應(yīng)用橢圓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)有多根橢圓形螺旋換熱管；所述橢圓形螺旋換熱管至少包括管體，管體合圍形成一介質(zhì)通道；所述管體具有橢圓形橫截面，所述管體具有螺旋外表面；所述橢圓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，所述橢圓形橫截面的內(nèi)表面由橢圓面形成。較佳地，所述橢圓形橫截面為所述管體經(jīng)過壓制加工獲得的連續(xù)的冷軋加工面。較佳地，所述橢圓形螺旋換熱管的兩端為直管段。較佳地，所述應(yīng)用橢圓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)用橢圓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)用橢圓形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備為U形管式換熱器。較佳地，所述應(yīng)用橢圓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)用橢圓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)用橢圓形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備為填料函分流式換熱器。本實(shí)用新型的應(yīng)用橢圓形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備由于采用了橢圓形螺旋換熱管，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。本實(shí)用新型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縫管的成本至少低20%左右，因而本實(shí)用新型大幅度地降低了熱交換設(shè)備的制造成本。并且，本實(shí)用新型的應(yīng)用橢圓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。本實(shí)用新型使用的橢圓形螺旋換熱管，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。本實(shí)用新型的應(yīng)用橢圓形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡單，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形槽管的結(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是本實(shí)用新型的熱交換設(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)施例中一種橢圓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是本實(shí)用新型的熱交換設(shè)備的實(shí)施例2的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本實(shí)用新型的熱交換設(shè)備的實(shí)施例3的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本實(shí)用新型的熱交換設(shè)備的實(shí)施例4的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本實(shí)用新型的熱交換設(shè)備的實(shí)施例5的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是本實(shí)用新型的熱交換設(shè)備的實(shí)施例6的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本實(shí)用新型的目的、特征和效果。實(shí)施例1 如圖5所示，本實(shí)施例的應(yīng)用橢圓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)有多根橢圓形螺旋換熱管1。如圖6、圖7所示，本實(shí)用新型的橢圓形螺旋換熱管1為一具有一定長度的金屬焊管，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，或奧氏體一鐵素體雙相鋼焊管等。管體2的內(nèi)表面為橢圓形光滑表面，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具有橢圓形橫截面，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)部為橢圓形。[0060]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程里，大大地提高了橢圓形螺旋換熱管1的換熱效率。如本實(shí)施例中的管體2，采用橢圓形橫截面的有益效果在于，不僅可以大幅度地提高橢圓形螺旋換熱管1的換熱面積，提高了橢圓形螺旋換熱管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，也提高了橢圓形螺旋換熱管1的換熱效率。進(jìn)一步地，還改善了橢圓形螺旋換熱管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。本實(shí)用新型中的橢圓形螺旋換熱管還由于制管成型后沒有冷加工，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。本實(shí)用新型還具有結(jié)構(gòu)簡單，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。而本實(shí)用新型中的橢圓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，本實(shí)用新型中的橢圓形螺旋換熱管的整體長度可以在0米至數(shù)十米之間選取。當(dāng)然，如果合理配置熱處理爐，本實(shí)用新型中的橢圓形螺旋換熱管的整體長度還可以在任意長度，而不受限于冷加工設(shè)備的規(guī)格。本實(shí)用新型的熱交換設(shè)備還可以采用帶有直管段的橢圓形螺旋換熱管，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)用橢圓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，并采用本實(shí)用新型中的橢圓形螺旋換熱管1。本實(shí)用新型的熱交換設(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)用橢圓形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備為U形管式換熱器， 主要包括管束體3，管板2，采用本實(shí)用新型中的橢圓形螺旋換熱管1。實(shí)施例4 如圖10所示，本實(shí)施例的應(yīng)用橢圓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，采用本實(shí)用新型中的橢圓形螺旋換熱管1。實(shí)施例5 如圖11所示，本實(shí)施例的應(yīng)用橢圓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，采用本實(shí)用新型中的橢圓形螺旋換熱管1。實(shí)施例6 如圖12所示，本實(shí)施例的應(yīng)用橢圓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，采用本實(shí)用新型中的橢圓形螺旋換熱管1。本實(shí)用新型的上述各種應(yīng)用橢圓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。[0079]本實(shí)用新型使用的橢圓形螺旋換熱管與現(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。本實(shí)用新型的應(yīng)用橢圓形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備由于采用了橢圓形螺旋換熱管，與原機(jī)械部和中國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)勢本實(shí)用新型使用的橢圓形螺旋換熱管的內(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。本實(shí)用新型使用的橢圓形螺旋換熱管與現(xiàn)有技術(shù)中的螺紋管相比，無需增加連接段，換熱管的剛性好、穿管容易、制造方便，這些因素優(yōu)化了本實(shí)用新型的熱交換設(shè)備的性能。本實(shí)用新型使用的橢圓形螺旋換熱管與現(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，可使本實(shí)用新型的熱交換設(shè)備長期運(yùn)行不受振動(dòng)的困擾。本實(shí)用新型使用的橢圓形螺旋換熱管，其表面光滑，不易結(jié)垢，抗垢性能好，因此本實(shí)用新型的熱交換設(shè)備也具有不易結(jié)垢，抗垢性能好的特點(diǎn)。本實(shí)用新型使用的橢圓形螺旋換熱管，因無冷加工后的殘余應(yīng)力，其耐腐蝕能力大大強(qiáng)于現(xiàn)有技術(shù)中的螺紋管，因此本實(shí)用新型的熱交換設(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)用場合，因存在軋制應(yīng)力是不能用現(xiàn)有的螺紋管的。本實(shí)用新型使用的橢圓形螺旋換熱管，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合，其應(yīng)用受到了限制，如強(qiáng)化管外冷凝傳熱的場合，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)較大的場合等等。因此本實(shí)用新型的熱交換設(shè)備具有應(yīng)用廣泛的有益效果。綜上所述，本說明書中所述的只是本實(shí)用新型的幾種較佳具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制。凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本實(shí)用新型的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本實(shí)用新型的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)用橢圓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)有多根橢圓形螺旋換熱管；所述橢圓形螺旋換熱管至少包括管體，管體合圍形成一介質(zhì)通道；所述管體具有橢圓形橫截面，所述管體具有螺旋外表面；所述橢圓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，其特征在于所述橢圓形橫截面的內(nèi)表面由橢圓面形成。
3.如權(quán)利要求2所述的熱交換設(shè)備，其特征在于所述橢圓形橫截面為所述管體經(jīng)過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，其特征在于所述橢圓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形管式換熱器。
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。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種應(yīng)用橢圓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)有多根橢圓形螺旋換熱管；橢圓形螺旋換熱管至少包括管體，管體合圍形成一介質(zhì)通道；管體具有橢圓形橫截面及螺旋外表面；橢圓形橫截面將介質(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。本實(shí)用新型的應(yīng)用橢圓形螺旋換熱管的熱交換設(shè)備由于采用了橢圓形螺旋換熱管，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F28F1/02GK202109789SQ201120191719
公開日2012年1月11日 申請日期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 申請人:上?？泼卒摴苡邢薰?br>