專利名稱：無折流板變截面管軸向流換熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及管殼式換熱器，具體是指一種無折流板變截面管軸向流換熱器。
管殼式換熱器是一種廣泛應用于化工、煉油、動力、原子能、食品和制冷等工業(yè)部門的工藝過程的換熱設備。為了支承管子和增加殼程流體的速度以改善傳熱效果，研究人員設計了在殼體內(nèi)安裝多塊折流板的折流板管殼式換熱器。雖然這種換熱器適應性強，處理量大，在高溫高壓條件下也能應用，但是該換熱器結(jié)構(gòu)不夠緊湊，單位傳熱面的金屬消耗量較大，管子容易發(fā)生流體誘導振動，傳熱效率也有待改善。
為克服折流板管殼式換熱器的折流板結(jié)構(gòu)帶來的流體振動破壞，七十年代初美國菲利普石油公司設計了折流桿換熱器，即在換熱器殼程安裝桿式折流圈，用桿式折流圈來支承管子和擾動流體，從而提高傳熱效率，管束中每根傳熱管的上、下、左、右都得到了可靠的支承，變折流板換熱器的橫向流動為平行于管子的軸向流動，消除了產(chǎn)生流體誘導振動的根源，但是這種換熱器所需的桿式折流圈數(shù)目較多(一般比折流板的數(shù)目還多的多)，金屬材料消耗量大。
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足之處，設計一種既使傳熱管得到可靠支撐又節(jié)省材料且傳熱效率得以改善的無折流板變截面管軸向流換熱器。該換熱器既消除了有折流板時存在的滯流死區(qū)現(xiàn)象，且從根本上解決了管子發(fā)生流體誘導振動，防止換熱器因振動而產(chǎn)生的破壞。
本實用新型的目的是按以下設計來實現(xiàn)的一種主要由傳熱管束和換熱器殼體組成的無折流板變截面管軸向流換熱器，其特征在于，無需折流板作支承的傳熱管束是由若干沿傳熱管軸向間斷地將圓截面變成非圓截面的變截面?zhèn)鳠峁芩鶚?gòu)成，不同截面形狀的變截面?zhèn)鳠峁茉跉こ讨邢嗷ソ佑|與不接觸處的空間位置縱、橫向均互相相間隔。
本實用新型是一種無需設置折流板或桿式折流圈等管間支承物的管殼式換熱器，它依靠傳熱管截面的變化部分互相支撐并構(gòu)成擾流流道。當其截面形狀呈橢圓形且長軸范圍為大于圓管外徑至兩倍管心距與圓管外徑之差時，變截面?zhèn)鳠峁苤g形成接觸以互相支撐。在這種換熱器中管程和殼程的流體均沿管軸向流動，傳熱管內(nèi)截面沿其軸向不斷改變，殼程截面也沿流體流動方向不斷改變，增加了管程和殼程流體流動的湍動程度，這樣使管程和殼程的對流傳熱同時得到強化，且不會過分增大其流體流動壓力降，以致能得到較高的傳熱系數(shù)與壓力降之比。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點1、傳熱管采用變截面管，流體流過變化截面時，會引起附加渦流，造成邊界層分離，增加了流體的湍動程度，從而強化了管內(nèi)傳熱。
2、利用變截面管不同截面之間互相支撐，省去了傳統(tǒng)的折流板或折流桿支承裝置，從而大大減少了金屬的消耗量。
3、變截面管不同截面互相支撐處形成殼程擾流流道，增加了湍流體動程度，使殼程傳熱也得到強化。
4、殼程流體為軸向流動，使同一截面處各部分均保持均勻的流動，避免了有折流板時存在的滯流死區(qū)，并從根本上消除了管子產(chǎn)生的流體誘導振動，有效地防止了換熱器因振動而產(chǎn)生的破壞。


圖1為無折流板變截面管軸向流換熱器示意圖；圖2為無折流板變截面管軸向流換熱器的布管方式示意圖。
結(jié)合如下實施例及其給出的附圖對本實用新型作進一步的描述如
圖1所示，無折流板變截面管軸向流換熱器的設計規(guī)范與現(xiàn)有技術中的管殼式換熱器相類似，例如排管方式與管殼式換熱器的排管方式相一致，傳熱管變截面部分的位置也與管殼式換熱器的板間距位置相類似，均可根據(jù)工藝要求，作出傳熱合理的設計。無折流板變截面管軸向流換熱器的管束是由若干相同規(guī)格的變截面管4組成，并通過定位板6和箍緊圈5來保證管子不同截面部分互相支撐，變截面管4的兩端固定在管板7上。
圖1中1為管箱，2為接管，3為殼體。變截面?zhèn)鳠峁?是沿一般傳熱圓管的軸向，按設計要求，在特定的位置將管子由圓截面壓至非圓截面，使不同截面形狀的傳熱管之間相互接觸或不接觸，如圖2所示，變截面?zhèn)鳠峁茉跉こ讨邢嗷ソ佑|與不接觸處的空間位置縱、橫向均互相相間隔。例如當非圓截面形狀呈橢圓形時，橢圓形長軸范圍為大于圓管外徑至兩倍管心距與圓管外徑之差。依靠變截面?zhèn)鳠峁苤g的接觸處互相支撐，從而省去了傳統(tǒng)的折流板或折流桿支撐裝置，使設備金屬消耗量大大減少，又由于變截面管內(nèi)、外截面不斷變化，增加了流體管內(nèi)、管外的湍動程度，使管程和殼程傳熱同時得到強化，并由于殼程為軸向流動及管子間相互支撐，防止了因流體誘導振動而產(chǎn)生的振動破壞，也避免了有折流板存在時的滯流死區(qū)。
權(quán)利要求1.一種主要由傳熱管束和換熱器殼體組成的無折流板變截面管軸向流換熱器，其特征在于，無需折流板作支承的傳熱管束是由若干沿傳熱管軸向間斷地將圓截面變截面的變截面?zhèn)鳠峁芩鶚?gòu)成，不同截面形狀的變截面?zhèn)鳠峁茉跉こ讨邢嗷ソ佑|與不接觸處的空間位置縱、橫向均互相相間隔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無折流板變截面管軸向流換熱器，其特征在于呈非圓截面的變截面?zhèn)鳠峁艹蕶E圓形時，該橢圓長軸范圍為大于圓管外徑至兩倍管心距與圓管外徑之差。
專利摘要本實用新型提供了一種無折流板變截面管軸向流換熱器。它利用變截面管之間變截面部分的接觸與無接觸處縱、橫向互相間隔,起互相支撐作用,從而省掉了傳統(tǒng)的折流板或折流桿等管間支承物。采用本實用新型結(jié)構(gòu),由于變截面管形成管程、殼程截面不斷變化,增加了流體的湍動程度,使管程和殼程傳熱同時得到強化,總傳熱系數(shù)有明顯提高;無折流板使金屬消耗量大大減少;軸向流及管與管之間相互支撐,有效地防止了管子振動而產(chǎn)生的破壞。
文檔編號F28D7/16GK2290016SQ96245049
公開日1998年9月2日 申請日期1996年11月1日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月1日
發(fā)明者岑漢釗, 江楠, 錢頌文, 李雪梅, 何強民 申請人:華南理工大學