專利名稱：一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及裝備工程中的管殼式換熱器技術(shù)，特別是涉及用于石油化工、煤炭化工、化肥工業(yè)、空調(diào)制冷、電力設(shè)施的熱交換專用的一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器。
背景技術(shù)：
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，管殼式換熱器是應(yīng)用最為廣泛的一種熱交換器，管殼式換熱器又稱為列管式換熱器或者列管式冷凝器，廣泛應(yīng)用于化工、石油、醫(yī)藥、食品、輕工、冶金、焦化等領(lǐng)域中的“液——液”、“汽——汽”、“汽——液”熱交換的對流傳熱，以及蒸汽冷凝和液體蒸發(fā)傳熱等換熱冷凝流程。[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的管殼式換熱器通常的結(jié)構(gòu)如圖1所示，一般是由管束2、管殼3、管箱 4等主要構(gòu)件組成，其中，管束2是管殼式換熱器的核心構(gòu)件，管束2通常由換熱管1、支持板(或者折流板)和管板組成，成排的換熱管1通過支持板(或者折流板)支承，其兩端穿進管板的管孔中，并與管板相連接，從而保證接頭的密封性和強度。通過管束2與管箱4的隔板的組合，可以將換熱管1分成幾個流程，以便介質(zhì)在換熱管1內(nèi)來回流動，從而能夠延長換熱流程，增加換熱時間，充分地與管外的殼程介質(zhì)換熱。[0004]當換熱管1管內(nèi)的熱交換介質(zhì)為冷介質(zhì)，管外的熱交換介質(zhì)為強制對流的煙氣時，則構(gòu)成加熱爐方式；當換熱管1管內(nèi)的熱交換介質(zhì)為熱介質(zhì)，管外的熱交換介質(zhì)為強制對流的空氣時，則構(gòu)成冷卻器方式；加熱爐方式和冷卻器方式均為熱交換器的一種熱交換方式。這種管殼式換熱器的制造工藝較為成熟，安全性能也較高，是換熱設(shè)備中關(guān)鍵的能耗設(shè)備。根據(jù)間壁傳熱原理，一臺換熱設(shè)備的傳熱效率是通過傳熱能力相對較差的一側(cè)傳熱能力反映，而就目前的結(jié)構(gòu)而言，這一側(cè)往往是殼程。因此，長期以來，人們往往通過改進殼程管束折流板的結(jié)構(gòu)來改善整體換熱設(shè)備的換熱效果。[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，為了降低殼程流體阻力，提高傳熱速率，減少換熱管振動及防止結(jié)垢，已設(shè)計出了多種折流板的結(jié)構(gòu)形式。其中，在工業(yè)中較為普遍采用的弓形折流板，又稱為圓缺阻液形折流板，然而這種弓形折流板或多或少存在以下不足之處[0006](1)由于殼程流體在折流板之間曲折流動而多次改變流動方向，較易在折流板邊緣處產(chǎn)生流體分離，從而增大流動阻力；[0007](2)由于弓形折流板與殼體間的交匯處存在流動滯止死區(qū)，導(dǎo)致傳熱效率降低、傳熱性能下降，同時也容易結(jié)垢；[0008](3)由于弓形折流板圓缺區(qū)中的流體呈平行于管束軸線方向流動，導(dǎo)致傳熱性能下降；[0009](4)由于折流板中存在多次折流的叉流流動，減少了傳熱的平均溫差；[0010](5)當殼側(cè)進出口管距的管板較遠時，由于流動滯止死區(qū)將變大，需增設(shè)外部配件導(dǎo)流筒，同時還需增加換熱管的有效長度；[0011](6)由于振動失效和壓降大兩個致命缺點，使弓形折流板的冷熱換熱設(shè)備向大型化發(fā)展面臨著很難逾越的障礙；[0012]除此之外，折流板還包括有環(huán)盤形折流板、孔式折流板，以及折流桿等結(jié)構(gòu)形式， 這些折流板也或多或少存在上述缺陷，而且采用折流桿的管殼式換熱器有其局限性，特別是在低Zfe值(雷諾系數(shù))、高粘度的介質(zhì)中很難形成有效的卡門旋渦，達不到高傳熱效率的要求。[0013]為了克服上述缺點，在管殼式換熱器的管程內(nèi)采用螺旋流強化換熱技術(shù)的旋流強化分離技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，內(nèi)螺紋管、螺旋管、螺旋扁管等結(jié)構(gòu)的管殼式換熱器的研制開發(fā)取得了顯著的換熱效果；近十年來國內(nèi)外陸續(xù)開發(fā)應(yīng)用了在管殼式換熱器的殼程內(nèi)的螺旋流折流板，這種新技術(shù)的產(chǎn)生突破了殼程介質(zhì)流橫向垂直和管子相切的傳統(tǒng)觀念。[0014]螺旋流折流板管殼式換熱器的設(shè)計思想起步于20世紀60年代，由捷克斯洛伐克化工設(shè)備研究所在20世紀80年代首先實用新型了螺旋流折流板管殼式換熱器，在核電、煉油、化工等領(lǐng)域中得到了應(yīng)用。美國ABB公司也憑借其成熟的技術(shù)在該領(lǐng)域取得了不少專利，并有一些產(chǎn)品在市場流通，至2001年底，已有數(shù)千臺的螺旋流折流板管殼式換熱器分別在荷蘭、捷克、德國、意大利、俄羅斯、美國、日本、中東的石油化工廠使用。國內(nèi)研究成果也已應(yīng)用到工程中，由北京東方億鵬傳熱技術(shù)有限責任公司設(shè)計制造的十多臺螺旋流折流板管殼式換熱器分別用于東北的石油化工裝置上，中國石化洛陽分公司常減壓裝置于2002 年5月檢修時，將常壓渣油與原油換熱器管束更換為螺旋流折流板管束，使換熱終溫平均提高16°C，效果明顯，中國石化茂名分公司在2003年新建的延遲焦化裝置上也應(yīng)用了這種螺旋流折流板管殼式換熱器。[0015]現(xiàn)有技術(shù)中的螺旋流折流板管殼式換熱器的管束，由連續(xù)呈螺旋狀的扇形及其支承的換熱管構(gòu)成。在螺旋流折流板管殼式換熱器的管束中，由于折流板沿其中心線旋轉(zhuǎn)一定角度，所以折流板并不是垂直于換熱管，而且折流板沒有像普通管束折流板的弓形缺口， 所以流體會在其傾斜方向的引導(dǎo)下，產(chǎn)生圍繞著管束中心的螺旋流，這是一種順暢連貫而穩(wěn)定的流態(tài)，流體在殼體內(nèi)平穩(wěn)螺旋流動，避免了弓形折流板橫向折流所產(chǎn)生較大的壓力損失，而且流體傾斜于管軸方向流動，在徑向產(chǎn)生速度梯度，形成徑向湍流，減小了換熱管表面滯留底層的厚度。由此較平行于管軸方向的流動能使傳熱性能提高，是強化殼程換熱效果的一大進步。[0016]然而，上述現(xiàn)有技術(shù)中的螺旋折流板換熱器的管束殼程換熱效果的強化仍然不夠，特別是隨著實踐應(yīng)用的深入，人們發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)本身也存在一些不利于提高換熱效果的問題。[0017]首先，由于殼程流體整體的螺旋流經(jīng)過連續(xù)不斷的螺旋強化后，使其流態(tài)逐漸趨向穩(wěn)定流態(tài)，出現(xiàn)層流(即螺旋形層流)，從而使邊界層增厚，降低膜傳熱系數(shù)。[0018]其次，由于殼程流體整體的螺旋流在換熱管徑向存在較大速度梯度，該速度梯度場使螺旋流貼向管束外周殼體內(nèi)壁面流動，因此螺旋折流板管束的殼體直徑不能太大，以小于DN900為宜；而且該速度梯度場使殼程截面中部的流體以軸向流動為主，螺旋折流板管束的殼體直徑從技術(shù)上而言也不能太大，否則就不利于克服弓形折流板的不足。[0019]最后，由于每一片螺旋葉與殼體橫截面在徑向形成夾角α，因此同一螺旋角β的相鄰兩片螺旋葉之間形成了一個三角形空間，這個三角形空間會形成一個新的流道，大量介質(zhì)會從這個三角形空間短路漏流，從而導(dǎo)致?lián)Q熱效率大幅度下降，由此需要加一塊三角板或者其它部件作為阻流板堵住該流道，以提高換熱特性及降低阻力特性。如[0020]中國實用新型專利(授權(quán)公告號CN 2625834Y ；公告日2004年7月14日)公開了一種“螺旋折流板換熱器”，其結(jié)構(gòu)“包括殼體、換熱管、螺旋流折流板、定距管、阻流板、支持板和管板，殼體內(nèi)的螺旋折流板、定距管、阻流板和支持板構(gòu)成一螺旋剛體，固定在殼體兩端管板之間的換熱管束在螺旋折流板中穿過，其特征是螺旋折流板是由多塊準扇形板頂角搭接而成，每塊準扇形板與其投影平面形成側(cè)傾角α和后傾角且0° < 〃 <45°， 0° SA <45°，每兩塊準扇形板之間有一塊阻流板?！辈⑶?，該技術(shù)方案進一步限定了“阻流板為三角形”或者“阻流板為梯形”。[0021]中國實用新型專利(授權(quán)公告號CN 2903886Y ；公告日2007年5月23日)公開了一種“搭接螺旋折流板換熱器”，其結(jié)構(gòu)為“設(shè)有搭接螺旋折流板，其由若干扇形板塊組成， 形成螺旋流道，前后搭接部位用一聯(lián)結(jié)塊焊接而成?！盵0022]然而，增加阻流板、聯(lián)結(jié)塊等措施并不能明顯改善管殼式換熱器的換熱性能，反而使其沿殼程阻力壓降大幅度上升。由此可見，為解決上述技術(shù)偏見，以及結(jié)合傳統(tǒng)螺旋流折流板管殼式換熱器存在的上述其它問題進行改進，在工程技術(shù)領(lǐng)域具有極為深遠和重大的眉、ο實用新型內(nèi)容[0023]本實用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種能夠降低流體流動壓力降，并能夠提高換熱效率的間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器。[0024]本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)[0025]提供了一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器，包括有管束、管殼和管箱，所述管束包括有換熱管、螺旋流折流板、定距管和管板，所述換熱管成排的穿過所述螺旋流折流板，所述換熱管的兩端部穿進所述管板的管孔中并與所述管板相連接，其特征在于所述螺旋流折流板包括有兩組或者兩組以上的扇形折流板組，所述扇形折流板組間沿所述管束的軸線方向呈間斷型分布設(shè)置。[0026]其中，所述扇形折流板組包括有兩片或者兩片以上的扇形折流板，所述扇形折流板沿所述管束的周向分布設(shè)置，所述扇形折流板的扇葉中心線與所述管束的軸線垂直設(shè)置、且所述扇形折流板沿其扇葉中心線旋轉(zhuǎn)一定角度，相鄰的兩個所述扇形折流板之間沿所述管束的軸線方向設(shè)置有間隙流道。[0027]其中，所述扇形折流板組中相鄰的兩個所述扇形折流板之間沿所述管束的周向設(shè)置有開口間隔。[0028]其中，各組所述扇形折流板組中的開口間隔在同一直線上設(shè)置。[0029]其中，所述扇形折流板組中的各個所述扇形折流板沿其扇葉中心線旋轉(zhuǎn)的角度相同。[0030]其中，所述扇形折流板組中的各個所述扇形折流板沿其扇葉中心線旋轉(zhuǎn)的旋向相同。[0031 ] 其中，各組所述扇形折流板組中的扇形折流板設(shè)置的數(shù)量相同。[0032]其中，各組所述扇形折流板組中的扇形折流板設(shè)置的數(shù)量相異。[0033]其中，所述扇形折流板組間沿所述管束的軸線方向呈等距離間斷型分布設(shè)置。[0034]本實用新型的目的還可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)[0035]提供了一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器，包括有管束、管殼和管箱，所述管束包括有換熱管、螺旋流折流板、定距管和管板，所述換熱管成排的穿過所述螺旋流折流板，所述換熱管的兩端部穿進所述管板的管孔中并與所述管板相連接，其中，所述螺旋流折流板包括有兩組或者兩組以上的扇形折流板組，所述扇形折流板組間沿所述管束的軸線方向呈部分間斷型設(shè)置和部分連續(xù)型設(shè)置的混合分布設(shè)置。[0036]本實用新型的有益效果[0037]本實用新型的一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器，包括有管束、管殼和管箱，管束包括有換熱管、螺旋流折流板、定距管和管板，換熱管成排的穿過螺旋流折流板， 換熱管的兩端部穿進管板的管孔中并與管板相連接，其中，螺旋流折流板包括有兩組或者兩組以上的扇形折流板組，扇形折流板組間沿管束的軸線方向呈間斷型分布設(shè)置，或者部分間斷型設(shè)置和部分連續(xù)型設(shè)置的混合分布設(shè)置。[0038]與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本實用新型采用多組扇形折流板組間斷分布設(shè)置的方式， 代替了現(xiàn)有技術(shù)中整體連續(xù)的螺旋折流板或者首尾相接的螺旋折流板，形成多組間斷型的多股螺旋流對換熱管進行強化傳熱，每組扇葉折流板組形成的旋流不是一股旋流而是多股旋流，整體而言，形成了一段段間隔的多股螺旋流，而不是整體順暢的螺旋流，能夠避免連續(xù)的螺旋流使流體在離心力的作用下緊貼殼體內(nèi)壁形成不利于換熱的層流，使得本實用新型能夠降低流體阻力壓降，具有膜傳熱系數(shù)高、換熱效率好的特點，還可以提高管束的組裝質(zhì)量、降低制造成本以及節(jié)約能源，同時還能夠采用較大殼體直徑的螺旋流折流板管束。


[0039]利用附圖對本實用新型作進一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本實用新型的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。[0040]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。[0041]圖2是本實用新型的一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器的扇形折流板組的結(jié)構(gòu)示意圖。向的放大結(jié)構(gòu)示意圖。 向的扇形折流板組裝后的結(jié)構(gòu)示意圖。 向的扇形折流板未旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖。 向的扇形折流板旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖。-種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器的另一種實施[0042][0043][0044][0045][0046]‘X， ‘X， 'V 'V圖3是圖2的圖4是圖2的圖5是圖2的圖6是圖2的圖7是本實用新型的例的管束的局部結(jié)構(gòu)示意圖。[0047]圖8是本實用新型的的鉆孔加工示意圖。[0048]在圖1至圖8中包括有[0049]1——換熱管、2——管束、3[0050]5——扇形折流板、[0051]51——第一扇形折流板、52種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器的扇形折流板-管殼、4——管箱、-第二扇形折流板、[0052]53——第三扇形折流板、54——第四扇形折流板、[0053]6——管板、7——支架、8——模板、9——鉆頭、10——扇葉中心線、[0054]A、B、C、D——間隙流道、[0055]ω—旋轉(zhuǎn)的角度、η——數(shù)量、t——間隔距離、 &——開口間隔。
具體實施方式
[0056]結(jié)合以下實施例對本實用新型作進一步詳細描述。[0057]實施例1[0058]本實用新型的一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器的具體實施方式
之一， 參考圖1所示，包括有管束2、管殼3和管箱4，管束2包括有換熱管1、螺旋流折流板、定距管(圖中未標示)和管板6，換熱管1成排的穿過螺旋流折流板，換熱管1的兩端部穿進管板 6的管孔中并與管板6相連接，上述技術(shù)特征與現(xiàn)有技術(shù)中的螺旋流折流板管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)相同。該管殼式換熱器也具備現(xiàn)有技術(shù)中的管殼式換熱器的其它基本結(jié)構(gòu)。本實用新型的改進之處在于，參考圖7所示，螺旋流折流板包括有兩組或者兩組以上的扇形折流板組，扇形折流板組間沿管束2的軸線方向呈間斷型分布設(shè)置。[0059]其中的，扇形折流板組間沿管束2的軸線方向可以呈等距離間斷型分布設(shè)置，還可以呈不等距離間斷型分布設(shè)置。[0060]管束2前后相鄰的兩組扇形折流板組間不是首尾相連的而是呈間斷型分布設(shè)置， 即在沿管束軸線方向相鄰的兩組扇形折流板組間設(shè)置有間隔距離t。對于同一管束，各個相鄰的扇形折流板組之間的間隔距離t可以相同設(shè)置，也可以調(diào)整為tl、t2……等不同間距的間隔距離t。對于不同管束，各個管束中的間隔距離t可以視管束規(guī)格、殼程介質(zhì)及換熱需求的不同，相同設(shè)置或者不相同設(shè)置。通過改變間隔距離t以調(diào)節(jié)螺旋流的旋態(tài)的強弱， 使前一組扇形折流板組引導(dǎo)的螺旋流的旋態(tài)在減弱到將要消失而又尚未消失前，進入下一組扇形折流板組，如此使得一個個的旋波接力式的傳送下去。由于前一組扇形折流板組引導(dǎo)的螺旋流的旋態(tài)尚很強烈時不會進入下一組扇形折流板組，所以使得螺旋流不會被不斷強化成新的層流(即螺旋形層流)。這種主體的螺旋流和連接它們之間的很短的、或者說幾乎沒有的沿著軸向的直流構(gòu)成了組合流，整體上的螺旋線在小直段這里不是很順暢的， 但是拐彎處還是圓滑過渡的。這是本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)中的螺旋流折流板支持的管束中呈連續(xù)順滑的流道形態(tài)的最大區(qū)別。與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本實用新型采用多組扇形折流板組間斷分布設(shè)置的方式，代替了現(xiàn)有技術(shù)中整體連續(xù)的螺旋折流板或者首尾相接的螺旋折流板，形成多組間斷型的多股螺旋流對換熱管進行強化傳熱，每組扇葉折流板組形成的旋流不是一股旋流而是多股旋流，整體而言，形成了一段段間隔的多股螺旋流，而不是整體順暢的螺旋流，能夠避免連續(xù)的螺旋流使流體在離心力的作用下緊貼殼體內(nèi)壁形成不利于換熱的層流，使得本實用新型能夠降低流體阻力壓降，具有膜傳熱系數(shù)高、換熱效率好的特點，還可以提高管束的組裝質(zhì)量、降低制造成本以及節(jié)約能源，同時還能夠采用較大殼體直徑的螺旋流折流板管束。[0061]具體的，如圖2所示，扇形折流板組包括有兩片或者兩片以上的扇形折流板，扇形折流板沿管束的周向分布設(shè)置，扇形折流板的扇葉中心線10與管束的軸線垂直設(shè)置、且扇形折流板沿其扇葉中心線10旋轉(zhuǎn)一定角度，相鄰的兩個所述扇形折流板之間沿管束的軸線方向設(shè)置有間隙流道。扇形折流板沿管束的周向分布設(shè)置即扇形折流板在與管束中心線垂直的平面投影中呈同一圓周。[0062]本實用新型的扇形折流板組利用了現(xiàn)有技術(shù)中的螺旋流折流板間的間隙流道，從原來人們要堵住它的認識改變?yōu)槔盟南敕ǎ偌由细淖冊瓉砺菪哿靼迨孜策B續(xù)相接的排列方式為間斷型分布設(shè)置，從而形成由多股螺旋流組成的多組間斷型的螺旋流對換熱管1進行強化傳熱，每組扇葉折流板組形成的旋流不是一股旋流而是多股旋流，整體而言， 形成了一段段間隔的多股螺旋流，而不是整體順暢的螺旋流。[0063]其中的，由幾片扇形折流板構(gòu)成一組扇形折流板組的數(shù)量η是多股旋流螺旋強度的重要影響因素之一，但扇形折流板數(shù)量多則結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得制造成本高，所以實際使用時需視具體情況而定。[0064]其中的，所謂扇葉中心線10是指扇形折流板的圓心與扇形折流板外圓弧的中點之間的連線。[0065]其中的，扇形折流板沿管束的周向可以均勻分布設(shè)置，在管束直徑較大、殼程介質(zhì)氣液固混合等特殊條件下，為提高換熱效率下也可以不均勻分布設(shè)置。例如，如果殼程介質(zhì)的流體密度或粘度較大，則各間隔距離的旋流效果會有明顯區(qū)別，因此需要通過不均勻分布設(shè)置扇形折流板以便調(diào)整其旋流效果。[0066]扇形折流板的扇葉中心線10始終垂直于管束的軸線，一組扇形折流板組中扇形折流板設(shè)置的數(shù)量η、扇形折流板沿其扇葉中心線10旋轉(zhuǎn)的角度ω、兩組扇形折流板組之間的間隔距離t這三個參數(shù)可調(diào)節(jié)旋流狀態(tài)的強弱，具體需要視管束結(jié)構(gòu)大小，流體物性等來確定，對于較長或動能損耗較大的管束，在不同位置的這三個參數(shù)均可作微調(diào)節(jié)。與現(xiàn)有技術(shù)的螺旋流折流板相比，由于殼程介質(zhì)產(chǎn)生間斷型的多股螺旋流，管外流體在多股螺旋流的干擾下產(chǎn)生強烈的紊流，換熱管1從圓心到半徑方向存在較大的速度梯度，這個梯度場能有效的在換熱管1表面產(chǎn)生湍流，使邊界層減薄，提高膜傳熱系數(shù)，從而提高熱效率，同時間斷型的多股螺旋流能夠減少流體流動的壓力降，并同時節(jié)約了能源。[0067]具體的，扇形折流板組中的各個扇形折流板沿其扇葉中心線10旋轉(zhuǎn)的角度相同。[0068]另外，在同一管束的同一組扇形折流板組中，各個扇形折流板沿其扇葉中心線10 旋轉(zhuǎn)的角度ω也可以設(shè)計調(diào)整為包括0°在內(nèi)的不同角度。在同一管束的各組扇形折流板組中的旋轉(zhuǎn)的角度ω也可以設(shè)計調(diào)整為ω 、ω2……等不同的旋轉(zhuǎn)角度。即便在不同管束的一組扇形折流板沿其扇葉中心線10的旋轉(zhuǎn)的角度ω也可以不同，該旋轉(zhuǎn)的角度ω是多股旋流螺旋強度的影響因素之一，若旋轉(zhuǎn)的角度ω太小，扇形折流板之間形成的間隙流道也較小，使得螺旋流體的流通面積也小，若旋轉(zhuǎn)的角度ω太大，扇形折流板之間形成的間隙流道也較大，使得螺旋流體的流通面積也大。[0069]具體的，扇形折流板組中的各個扇形折流板沿其扇葉中心線10旋轉(zhuǎn)的旋向相同。 即要么順時針旋，要么逆時針旋。[0070]具體的，各組扇形折流板組中的扇形折流板沿其扇葉中心線10旋轉(zhuǎn)的角度與旋向均相同。[0071]具體的，各組扇形折流板組中的扇形折流板設(shè)置的數(shù)量相同。另外，同一管束中的各組扇形折流板組中的扇形折流板設(shè)置的數(shù)量也可以不相同，隨著流體換熱的深入，流體物性發(fā)生變化，前后相鄰兩組扇形折流板的數(shù)量也可以隨之進行相應(yīng)的調(diào)整。而且，不同管束中的一組扇形折流板的數(shù)量也可以不同，具體的扇形折流板的數(shù)量視管束直徑及流體物性而定。[0072]本實施例中的扇形折流板組包括四片扇形折流板，如圖2所示，將該組扇形折流板組中的扇形折流板分別標記為第一扇形折流板51、第二扇形折流板52、第三扇形折流板 53和第四扇形折流板M，四片扇形折流板均繞各自的扇葉中心線10旋轉(zhuǎn)一個角度ω，且旋轉(zhuǎn)的旋向均相同，則相鄰的兩個扇形折流板之間沿管束的軸線方向分別產(chǎn)生長三角形的間隙流道A、B、C、D，這些間隙流道就是螺旋流流道。為了清楚地示意間隙流道A、B、C、D，按照圖2中的X視圖方向的圖3所示，四片扇形折流板沿徑向拉開一定的距離，圖中的粗箭頭則表示螺旋流流道的方向，例如第一扇形折流板51與第二扇形折流板52之間產(chǎn)生螺旋流、第二扇形折流板52和第三扇形折流板53之間產(chǎn)生螺旋流、第三扇形折流板53與第四扇形折流板M之間產(chǎn)生螺旋流，以及第四扇形折流板M和第一扇形折流板51之間產(chǎn)生螺旋流。 需要說明的是，圖2中為了簡潔，四片扇形折流板上均未畫出用于換熱管1穿過的圓孔，實際使用中，該四片扇形折流板上均開設(shè)有用于換熱管1穿過的圓孔。[0073]如圖4所示，第一扇形折流板51、第二扇形折流板52、第三扇形折流板53和第四扇形折流板M緊密組裝，即沿徑向不拉開距離，沿從管束的軸線方向的視角，各個扇形折流板的直邊之間有寬度為a的重疊段，一般而言，管殼式換熱器的管束直徑較大時，可通過增加扇形折流板的外圓弧的長度，來改變重疊段a的寬度，從而能夠使得螺旋流垂直于管束軸線方向的流動增強，從而起到調(diào)節(jié)螺旋流的旋流效果的作用。[0074]本實用新型為了更好地說明扇形折流板組中各個扇形折流板沿其扇葉中心線10 旋轉(zhuǎn)的角度，采用圖5和圖6進一步進行說明。圖5是圖2中從Y方向觀察該組扇形折流板組的結(jié)構(gòu)示意圖，假設(shè)此時四片扇葉形折流板均未沿其扇葉中心線10旋轉(zhuǎn)一定角度ω， 它們處于同一個平面內(nèi)，從視圖中僅能夠看到第二扇形折流板52、第三扇形折流板53、第四扇形折流板54，以及間隙流道C和D。圖6是圖5中的四片扇形折流板均繞其扇葉中心線10旋轉(zhuǎn)一個角度ω后的結(jié)構(gòu)示意圖，此時它們已不處于同一個平面內(nèi)，從視圖中僅能夠看到第二扇形折流板52、第三扇形折流板53、第四扇形折流板54，以及間隙流道C和D，圖中所示的虛線表示第一扇形折流板51。[0075]實施例2[0076]本實用新型的一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器的具體實施方式
之二， 本實施例的主要技術(shù)方案與實施例1相同，在本實施例中未解釋的特征，采用實施例1中的解釋，在此不再進行贅述。本實施例與實施例1的區(qū)別在于，扇形折流板組中相鄰的兩個扇形折流板之間沿管束的周向設(shè)置有開口間「R0對于同一管束，各組扇形折流板組中的開口間隔ff可以相同設(shè)置，也可以調(diào)整為錢、終……等不同的開口間「Rff 對于不同管束，各個管束中的開口間隔ff可以相同設(shè)置或者不相同設(shè)置。[0077]具體的，各個扇形折流板組中的開口間隔沒在同一直線上設(shè)置。而且該直線是與管束軸線平行的直線。即從管束的一端沿著管束的軸線方向，管束前后相鄰的扇形折流板組中的開口間隔⑩完全對中、呈一直線設(shè)置。[0078]另外，各個扇形折流板組中的開口間「Rff還可以不在同一直線上設(shè)置。即從管束的一端沿著管束的軸線方向，管束前后相鄰的扇形折流板組中的開口間隔#相互錯開或者部分對中、部分相互錯開。[0079]扇形折流板的扇葉中心線10始終垂直于管束的軸線，一組扇形折流板組中扇形折流板設(shè)置的數(shù)量η、扇形折流板沿其扇葉中心線10旋轉(zhuǎn)的角度ω、開口間隔tf、兩組扇形折流板組之間的間隔距離t這四個參數(shù)可調(diào)節(jié)旋流狀態(tài)的強弱，具體需要視管束結(jié)構(gòu)大小，流體物性等來確定，對于較長或動能損耗較大的管束，在不同位置的這四個參數(shù)均可作微調(diào)節(jié)。與現(xiàn)有技術(shù)的螺旋流折流板相比，由于殼程介質(zhì)產(chǎn)生間斷型的多股螺旋流，管外流體在間斷型的多股螺旋流的干擾下產(chǎn)生強烈的紊流，換熱管1從圓心到半徑方向存在較大的速度梯度，這個梯度場能有效在換熱管1表面產(chǎn)生湍流，使邊界層減薄，提高膜傳熱系數(shù)，從而提高熱效率，同時間斷型的多股螺旋流能夠減少流體流動的壓力降，并同時節(jié)約了能源。[0080]本實用新型的一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器的組裝過程如下[0081]第一，如果扇葉形折流板5的結(jié)構(gòu)相同，則可以把各扇葉形折流板5疊合在一起牢固地裝夾在支架7上完成鉆孔等加工工序，鉆孔時需把扇形折流板旋轉(zhuǎn)一定角度ω，即鉆頭9不是垂直鉆進扇形折流板的表面，而是傾斜鉆進扇形折流板的表面，斜面給鉆頭9的水平向分力不利于鉆頭9的精確鉆進，這可通過圖8所示的鉆孔模板8導(dǎo)向?qū)崿F(xiàn)。[0082]第二，把扇葉形折流板5與換熱管1、定距管、管板組成管束。注意檢測調(diào)整各零件裝配關(guān)系，保證扇形折流板的數(shù)量η、扇形折流板的旋轉(zhuǎn)角ω、開口間隔ff、兩組扇形折流板組之間的間隔距離t這四個參數(shù)。[0083]第三，把管束與殼體、管箱等組裝起來即構(gòu)成如圖1所示的一臺管殼式換熱器，與其不不同之處在于管束可以引導(dǎo)殼程流體產(chǎn)生間斷型的多股螺旋流。[0084]實施例3[0085]本實用新型的一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器的具體實施方式
之三， 如圖7所示，本實施例的主要技術(shù)方案與實施例2相同，在本實施例中未解釋的特征，采用實施例1中的解釋，在此不再進行贅述。本實施例與實施例2的區(qū)別在于，本實施例中的扇形折流板組共設(shè)置有六組，每組扇形折流板組又包括三片扇形折流板，在其中的兩組扇形折流板組上以帶箭頭的一條實線B1-B2和一條虛線A1-A2為例，具體標明了管束殼程流體的兩條螺旋流流道軌跡，其中Bl段和Al段是主體的螺旋流，B2段和A2段是很短的、或者說幾乎沒有的沿著軸向的直流，整體上的螺旋線在此不是很順暢，但是拐彎處還是圓滑過渡的。圖中同時示意了扇形折流板沿其扇葉中心線10旋轉(zhuǎn)的角度ω、開口間隔ff、間隔距1ο[0086]實施例4[0087]本實用新型的一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器的具體實施方式
之四， 包括有管束、管殼和管箱，管束包括有換熱管、螺旋流折流板、定距管和管板，換熱管成排的穿過螺旋流折流板，換熱管的兩端部穿進管板的管孔中并與管板相連接，其中，螺旋流折流板包括有兩組或者兩組以上的扇形折流板組，扇形折流板組間沿管束的軸線方向呈部分間斷型設(shè)置和部分連續(xù)型設(shè)置的混合分布設(shè)置。管束前后相鄰的幾組扇形折流板之間也可以部分是首尾相連的，部分是間斷分布設(shè)置。1[0088]另外，管束前后相鄰的兩組間斷的扇形折流板組之間，或者某組間斷的扇形折流板組的之前或之后，還可以安裝有現(xiàn)有技術(shù)中的弓形折流板或者其它結(jié)構(gòu)形式的折流板， 也就是說，不同結(jié)構(gòu)形式的折流板可以混合設(shè)置，但是在一臺管束的多組折流板之中，至少設(shè)置一組本實用新型的扇形折流板組。[0089]最后應(yīng)當說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對本實用新型保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型作了詳細地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求1.一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器，包括有管束、管殼和管箱，所述管束包括有換熱管、螺旋流折流板、定距管和管板，所述換熱管成排的穿過所述螺旋流折流板，所述換熱管的兩端部穿進所述管板的管孔中并與所述管板相連接，其特征在于所述螺旋流折流板包括有兩組或者兩組以上的扇形折流板組，所述扇形折流板組間沿所述管束的軸線方向呈間斷型分布設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器，其特征在于 所述扇形折流板組包括有兩片或者兩片以上的扇形折流板，所述扇形折流板沿所述管束的周向分布設(shè)置，所述扇形折流板的扇葉中心線與所述管束的軸線垂直設(shè)置、且所述扇形折流板沿其扇葉中心線旋轉(zhuǎn)一定角度，相鄰的兩個所述扇形折流板之間沿所述管束的軸線方向設(shè)置有間隙流道。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器，其特征在于 所述扇形折流板組中相鄰的兩個所述扇形折流板之間沿所述管束的周向設(shè)置有開口間隔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器，其特征在于 各組所述扇形折流板組中的開口間隔在同一直線上設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器，其特征在于 所述扇形折流板組中的各個所述扇形折流板沿其扇葉中心線旋轉(zhuǎn)的角度相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器，其特征在于 所述扇形折流板組中的各個所述扇形折流板沿其扇葉中心線旋轉(zhuǎn)的旋向相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器，其特征在于 各組所述扇形折流板組中的扇形折流板設(shè)置的數(shù)量相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器，其特征在于 各組所述扇形折流板組中的扇形折流板設(shè)置的數(shù)量相異。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器，其特征在于 所述扇形折流板組間沿所述管束的軸線方向呈等距離間斷型分布設(shè)置。
10.一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器，包括有管束、管殼和管箱，所述管束包括有換熱管、螺旋流折流板、定距管和管板，所述換熱管成排的穿過所述螺旋流折流板， 所述換熱管的兩端部穿進所述管板的管孔中并與所述管板相連接，其特征在于所述螺旋流折流板包括有兩組或者兩組以上的扇形折流板組，所述扇形折流板組間沿所述管束的軸線方向呈部分間斷型設(shè)置和部分連續(xù)型設(shè)置的混合分布設(shè)置。
專利摘要一種間斷型多股螺旋流折流板管殼式換熱器，包括有管束、管殼和管箱，管束包括有換熱管、螺旋流折流板、定距管和管板，換熱管成排的穿過螺旋流折流板，換熱管的兩端部穿進管板的管孔中并與管板相連接，其中，螺旋流折流板包括有兩組或者兩組以上的扇形折流板組，扇形折流板組間沿管束的軸線方向呈間斷型分布設(shè)置或者部分間斷型設(shè)置和部分連續(xù)型設(shè)置的混合分布設(shè)置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型克服了技術(shù)偏見，利用多組呈間斷型分布設(shè)置的扇形折流板組，形成多組間斷型的多股螺旋流對換熱管進行強化傳熱，具有流體阻力低，膜傳熱系數(shù)高、換熱效率好的特點，還可提高管束的組裝質(zhì)量以及節(jié)約能源，同時還能夠采用較大殼體直徑的螺旋流折流板管束。
文檔編號F28F9/24GK202255051SQ20112034826
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者陳孫藝 申請人:茂名重力石化機械制造有限公司