專利名稱：螺旋簧支撐殼管式換熱器的制作方法
技術領域：
螺旋簧支撐殼管式換熱器技術領域[0001]本實用新型涉及一種的高傳熱系數(shù)低壓降管式換熱器，特別涉及一種螺旋簧支撐殼管式換熱器。
背景技術：
[0002]傳統(tǒng)的管殼式換熱器具有結構簡單、可靠性高、適應壓力范圍廣、選在范圍大、成本低，設計、制造和實用技術成熟等優(yōu)點，特別是在處理大流量、溫度和壓力等高參數(shù)的情況下，管殼式換熱器更凸顯其優(yōu)勢。因此，管殼式換熱器廣泛應用于石油、化工、能源、動力、 冶金等領域。但是，傳統(tǒng)的換熱器一般采用光滑管或異型管作為傳熱元件；折流板或是折流桿支撐管束，兼有導流的作用。殼側流體流動時在轉折區(qū)及進出口附近渦流滯留區(qū)會形成流動和傳熱死區(qū)，從而降低了傳熱效率。殼程流體橫向沖刷管束，造成較大的流動阻力，并且在大雷諾數(shù)下管束常發(fā)生流體誘發(fā)震動，而導致?lián)Q熱管泄露失效。因此傳統(tǒng)管殼式換熱器在結構和性能上都有待進一步完善。實用新型內容[0003]根據(jù)以上現(xiàn)有技術的不足，本實用新型要解決的技術問題是提供一種在保證足夠強度的擾動的同時，又可有效的降低殼程流體的壓降，減少傳熱溫差損失，提高總傳熱系數(shù)的螺旋簧支撐換熱管的管殼式換熱器。[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種螺旋簧支撐殼管式換熱器，包括殼體、換熱管、第一管板和第二管板，其特征在于殼體上設置殼側流體入口和殼側流體出口，殼體兩端分別設置凸形封頭和換熱器封頭管箱，換熱器封頭管箱上設置管側流體入口和管側流體出口，管側流體入口和管側流體出口相對應，換熱管與第一管板和第二管板固定連接在殼體內，螺旋簧支撐擾流結構等間距的安裝在換熱管之間。[0005]采用螺旋簧支撐擾流結構等間距的安裝在換熱管之間并與換熱管緊密接觸，以多點支撐方式支撐換熱管，管間支撐物空隙度高，有效的增加了殼側流體的擾動和混亂，減薄了邊界層的厚度，對流體的阻力小，提高了傳熱效率。管側流體入口、管側流體出口和換熱管構成管程流道，殼側流體入口、殼側流體出口與螺旋簧支撐結構共同構成換熱器的殼側流體通道。[0006]所述的換熱器封頭管箱由換熱器封頭、隔板和第一管板構成，換熱器封頭管箱與隔板焊成一體，隔板水平設置于換熱器封頭和第一管板之間。強化管內外的對流熱換，提高總換熱系數(shù)，提高整個換熱器的傳熱性能。螺旋簧支撐物可以為Si-Mn鋼或不銹鋼，也可以由其他高強度或耐腐蝕的材料通過連鑄、模鑄等方法制造。[0007]所述的螺旋簧支撐擾流結構為漸縮漸擴型螺旋簧。漸縮漸擴型螺旋簧結構剛度較大，可以承受較大負載，平直段為支撐結構，漸縮漸擴段為擾流結構，支撐物根據(jù)換熱管的管形布置，支撐段選擇適當?shù)穆菥唷0008]所述的螺旋簧支撐擾流結構以點接觸方式與換熱管連接。減薄了邊界層的厚度，提聞傳熱效率。[0009]所述的換熱管可以為光管、縮放管、橫紋波紋管、螺旋波紋管、扭曲管螺旋槽管或波接管。[0010]所述的換熱管與第一管板和第二管板的連接方式為強度焊或強度脹接。增強牢固性。[0011]所述的凸形封頭與第二管板的連接方式為堆焊，堆焊厚度為4_-6_，凸形封頭通過法蘭結構與殼體連接。[0012]本實用新型所具有的有益效果是所述的螺旋簧支撐換熱管的殼管式換熱器利用特殊螺旋簧式結構作為管間支撐物空隙度高的特點，可有效地增加殼側流體的擾動與混合，減薄了邊界層的厚度，而其自身對流體的阻力又很小，提高了傳熱的效率。另外，用異形管代替現(xiàn)有的光滑傳熱管，可強化管內外的的對流換熱，提高總換熱系數(shù)，提高整個換熱器的傳熱性能。與現(xiàn)有的技術相比，在傳熱工藝不變的情況下，這種設計方法可大大節(jié)省金屬材料的消耗，降低制造生產成本，節(jié)約能源消耗，在能源日益短缺的今天具有可觀的經濟效益和社會效益。


[0013]圖I為螺旋簧支撐殼管式換熱器的示意圖；[0014]圖2為螺旋簧的三維模型的三維示意圖；[0015]圖3為螺旋簧的三維模型的前視圖；[0016]圖4為螺旋簧的三維模型的左視圖；[0017]圖5為螺旋簧支撐管式換熱器的橫向切面示意圖；[0018]圖6為圓錐縮放管結構示意圖；[0019]圖7為橫紋波紋管示意圖；[0020]圖8為螺旋波紋管示意圖；[0021]其中1、管側流體入口 2、管側流體出口 3、殼側流體入口 4、殼側流體出口 5、換熱管6、螺旋簧支撐擾流結構7、殼體8、換熱器封頭管箱9、凸形封頭10、隔板 11、防沖板12、第一管板13、第二管板。
具體實施方式
[0022]
以下結合附圖對本實用新型的實施例做進一步描述[0023]如圖1-8所不,螺旋簧支撐殼管式換熱器,包括殼體7、換熱管5、第一管板12和第二管板13，殼體7上設置殼側流體入口 3和殼側流體出口 4，殼體7兩端分別設置凸形封頭 9和換熱器封頭管箱14，換熱器封頭管箱14上設置管側流體入口 I和管側流體出口 2，管側流體入口 I和管側流體出口 2相對應，換熱管5與第一管板12和第二管板13固定連接在殼體7內，螺旋簧支撐擾流結構6等間距的安裝在換熱管5之間。換熱器封頭管箱14由換熱器封頭8、隔板10和第一管板12構成，換熱器封頭管箱14與隔板10焊成一體，隔板10 水平設置于換熱器封頭8和第一管板12之間。螺旋簧支撐擾流結構6為漸縮漸擴型螺旋簧。螺旋簧支撐擾流結構6以點接觸方式與換熱管5連接。換熱管5可以為光管、縮放管、 橫紋波紋管、螺旋波紋管、扭曲管螺旋槽管或波接管。換熱管5與第一管板12和第二管板13的連接方式為強度焊或強度脹接。凸形封頭9與第二管板13的連接方式為堆焊，堆焊厚度為凸形封頭9通過法蘭結構與殼體7連接。[0024]工作原理和使用過程[0025]圖1-8為本實用新型的一種具體結構。本螺旋簧支撐管式換熱器由管側流體入口管I、管側流體出口 2、殼側流體入口 3、殼側流體出口 4、換熱管5、螺旋簧支撐擾流結構6、 殼體7、換熱器封頭8、凸形封頭9、隔板10、防沖板11、第一管板12、第二管板13、換熱器封頭管箱14等結構組成。其相互連接關系為換熱管5與管板通過強度焊或是強度脹接的方式連接固定于換熱器的殼體7內，螺旋簧以一定的間距排列在換熱管之間，以點接觸的方式支撐換熱管，凸形封頭9和第二管板13以堆焊的方式連接，堆焊厚度4-6mm，管板采用不銹鋼結構。換熱器封頭管箱14和隔板10焊成一體，隔板10水平設置于換熱器封頭8、第一管板12之間的中心處。凸形封頭9通過法蘭結構和殼體7連接。管側流體入口 I和出口 2和換熱管5共同構成管程流道。殼側流體入口 3、殼側流體出口 4螺旋簧支撐結構共同構成換熱器的殼側流體通道。如圖5所示，一種螺旋簧支撐結構在管式換熱器中的橫向剖面圖。結構形式為漸縮漸擴型螺旋簧，其中平直段為支撐結構，漸縮漸擴段為擾流結構。使用 60Si2MnA制造此螺旋簧結構，經過熱處理后的硬度為HRc42-48。傳熱管可以是光管、也可以是縮放管、橫紋波紋管、螺旋波紋管、扭曲管螺旋槽管、波節(jié)管等異形強化換熱管管。[0026]根據(jù)具體的設計要求，本實用新型的結構形式也可以為單殼程單管程、單殼程多管程及多殼程多管程類換熱器。各類換熱管的進出口位置依換熱器的具體類型而定。
權利要求1 一種螺旋簧支撐殼管式換熱器，包括殼體(7)、換熱管(5)、第一管板(12)和第二管板(13 )，其特征在于殼體(7 )上設置殼側流體入口( 3 )和殼側流體出口( 4 )，殼體(7 )兩端分別設置凸形封頭(9)和換熱器封頭管箱(14)，換熱器封頭管箱(14)上設置管側流體入口 (I)和管側流體出口(2)，管側流體入口( I)和管側流體出口(2)相對應，換熱管(5)與第一管板(12)和第二管板(13)固定連接在殼體(7)內，螺旋簧支撐擾流結構(6)等間距的安裝在換熱管(5)之間。
2.根據(jù)權利要求I所述的螺旋簧支撐殼管式換熱器，其特征在于所述的換熱器封頭管箱(14)由換熱器封頭(8)、隔板(10)和第一管板(12)構成，換熱器封頭管箱(14)與隔板 (10)焊成一體，隔板(10)水平設置于換熱器封頭(8)和第一管板(12)之間。
3.根據(jù)權利要求I所述的螺旋簧支撐殼管式換熱器，其特征在于所述的螺旋簧支撐擾流結構(6)為漸縮漸擴型螺旋簧。
4.根據(jù)權利要求I所述的螺旋簧支撐殼管式換熱器，其特征在于所述的螺旋簧支撐擾流結構(6)以點接觸方式與換熱管(5)連接。
5.根據(jù)權利要求I所述的螺旋簧支撐殼管式換熱器，其特征在于所述的換熱管(5)可以為光管、縮放管、橫紋波紋管、螺旋波紋管、扭曲管螺旋槽管或波接管。
6.根據(jù)權利要求I所述的螺旋簧支撐殼管式換熱器，其特征在于所述的換熱管(5)與第一管板(12)和第二管板(13)的連接方式為強度焊或強度脹接。
7.根據(jù)權利要求I所述的螺旋簧支撐殼管式換熱器，其特征在于所述的凸形封頭(9) 與第二管板(13)的連接方式為堆焊，堆焊厚度為4_-6_，凸形封頭(9)通過法蘭結構與殼體(7)連接。
專利摘要一種的高傳熱系數(shù)低壓降管式換熱器，特別涉及一種螺旋簧支撐殼管式換熱器，包括包括殼體(7)、換熱管(5)、第一管板(12)和第二管板(13)，其特征在于殼體上設置殼側流體入口(3)和殼側流體出口(4)，殼體兩端分別設置凸形封頭(9)和換熱器封頭管箱(14)，換熱器封頭管箱上設置管側流體入口(1)和管側流體出口(2)，管側流體入口和管側流體出口相對應，換熱管與第一管板和第二管板固定連接在殼體內，螺旋簧支撐擾流結構(6)等間距的安裝在換熱管之間。本實用新型利用特殊螺旋簧式結構作為管間支撐物空隙度高的特點，有效地增加殼側流體的擾動與混合，減薄了邊界層厚度，提高了傳熱效率，降低制造生產成本，節(jié)約能源消耗。
文檔編號F28D7/00GK202814167SQ20122048631
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權日2012年9月21日
發(fā)明者代國嶺, 張春霞, 張希忠, 馬虎根, 呂鳳勇, 何紅萍, 高慧 申請人:山東萬海雙涵化工設備有限公司, 上海理工大學