本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于石油化工行業(yè)的冷熱介質(zhì)換熱的換熱器，特別適用于汽液兩相介質(zhì)換熱。

背景技術(shù)：

換熱器作為一種通用的熱工過程設(shè)備在煉油、化工、環(huán)保、發(fā)電、制冷、食品加工、新能源利用等許多工業(yè)部門中得到廣泛應(yīng)用。鑒于換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用，改進其性能和提高其效率成為節(jié)能減排的重要途徑，將產(chǎn)生顯著地社會和經(jīng)濟效益。但是，許多換熱器仍然存在著介質(zhì)之間不能實現(xiàn)充分換熱，換熱面積不高、冷熱介質(zhì)間換熱溫差不大、換熱效率差的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決背景技術(shù)中所提到的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種內(nèi)外雙螺旋流離心分離式換熱器，該種換熱器與介質(zhì)加速裝置配合使用后可以實現(xiàn)冷熱介質(zhì)內(nèi)外雙螺旋流連續(xù)流動，增大換熱溫差和換熱面積，減少振動，有效提高介質(zhì)間的換熱效果。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：該種內(nèi)外雙螺旋流離心分離式換熱器，包括一對進出口接頭以及順次連接在所述一對進出口接頭之間的若干直管段和若干彎管段，所述進出口接頭、若干直管段和若干彎管段均由外管和內(nèi)管嵌套后構(gòu)成，其獨特之處在于：所述直管段的內(nèi)管中有一根內(nèi)支管，圍繞所述內(nèi)支管固定有一組內(nèi)螺旋片，所述內(nèi)螺旋片的外緣與所述直管段的內(nèi)管的內(nèi)壁相觸；圍繞所述直管段的內(nèi)管的外壁固定有一組外螺旋片，所述外螺旋片的外緣與所述直管段的外管的內(nèi)壁相觸。

進一步的，在進出口接頭的內(nèi)管中和內(nèi)管與外管形成的環(huán)空中都設(shè)有臺肩，在對應(yīng)臺肩處分別固定內(nèi)管腔分流圓柱體和外管腔分流圓環(huán)體，所述內(nèi)管腔分流圓柱體和外管腔分流圓環(huán)體上均勻開有供介質(zhì)通過的孔洞。

此外，所述直管段的內(nèi)管的內(nèi)壁開有供內(nèi)螺旋片旋入的螺紋槽，內(nèi)螺旋片的螺旋角和螺距與對應(yīng)螺紋槽的螺旋角和螺距保持一致，以實現(xiàn)所述內(nèi)螺旋片的旋入、固定與密封；所述直管段的外管的內(nèi)壁亦開供外螺旋片旋入的螺紋槽，所述外螺旋片的螺旋角和螺距與對應(yīng)螺紋槽的螺旋角和螺距一致，以實現(xiàn)所述外螺旋片的旋入、固定與密封；所述內(nèi)、外螺旋片的升角范圍在20°～40°之間，對應(yīng)螺紋槽的寬度與螺旋片的厚度之間的差值范圍在5毫米～15毫米之間。

另外，在所述進出口接頭、若干直管段和若干彎管段的外管外層均有一個保溫層。

進一步的，將外管的內(nèi)壁和內(nèi)管的外壁之間作為供熱介質(zhì)在流動的外螺旋流道，內(nèi)管的內(nèi)腔為供冷介質(zhì)流動的內(nèi)螺旋流道，所述一對進出口接頭中的一個進出口接頭作為熱進口和冷出口，另一個進出口接頭則作為熱出口和冷進口，以使得冷熱兩種介質(zhì)實現(xiàn)逆流流動

本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明采用為內(nèi)螺旋流道、外螺旋流道兩層結(jié)構(gòu)，熱介質(zhì)在外螺旋流道內(nèi)流動、冷介質(zhì)在內(nèi)螺旋流道內(nèi)流動，并各自形成螺旋流，由于冷、熱流體介質(zhì)換熱后，使得內(nèi)外螺旋流道內(nèi)的各自流體介質(zhì)產(chǎn)生溫度差，進而導(dǎo)致密度的差別，這種差別在兩相介質(zhì)換熱情況下會進一步增大。這就使得在螺旋旋流動所產(chǎn)生的離心力作用下，外螺旋流道中熱介質(zhì)中溫度高、密度小、焓值高的部分向中心運動，即靠攏在內(nèi)管外壁，內(nèi)螺旋中的冷介質(zhì)中溫度低、密度大、焓值低的部分向邊壁運動，即靠攏在內(nèi)管內(nèi)壁，進而可以增大內(nèi)管內(nèi)外壁換熱溫差，提高換熱效率。本種換熱裝置可以實現(xiàn)內(nèi)外雙螺旋流連續(xù)流動，增大換熱溫差和換熱面積，減少振動，有效提高介質(zhì)間的換熱效果。此外，接頭單元上的分流裝置，可以同時起到分流減振與扶正作用，而在外管外層上包覆的保溫層，可以起到減少熱量損失與安全的作用。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明應(yīng)用時冷熱兩種介質(zhì)的流動方向示意圖。

圖2是本發(fā)明的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明所述的內(nèi)螺旋片結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明所述的外螺旋片結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明所述的內(nèi)、外管結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明所述的螺旋片與換熱管裝配的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是圖3、圖4、圖5、圖9的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明所述的換熱單元與內(nèi)外接頭連接剖面示意圖。

圖9是進出口接頭結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖中1-進出口接頭，2-內(nèi)支管，3-內(nèi)螺旋片，4-內(nèi)管，5-外螺旋片，6-外管，7-內(nèi)管接頭，8-外管接頭，9-分流體，10-保溫層。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明：

由圖1至圖9所示，該種內(nèi)外雙螺旋流離心分離式換熱器，包括一對進出口接頭1以及順次連接在所述一對進出口接頭之間的若干直管段和若干彎管段，所述進出口接頭、若干直管段和若干彎管段均由外管6和內(nèi)管4嵌套后構(gòu)成，其獨特之處在于：所述直管段的內(nèi)管4中有一根內(nèi)支管2，圍繞所述內(nèi)支管固定有一組內(nèi)螺旋片3，所述內(nèi)螺旋片的外緣與所述直管段的內(nèi)管4的內(nèi)壁相觸；圍繞所述直管段的內(nèi)管4的外壁固定有一組外螺旋片5，所述外螺旋片的外緣與所述直管段的外管6的內(nèi)壁相觸。

進一步的，在進出口接頭1的內(nèi)管中和內(nèi)管與外管形成的環(huán)空中都設(shè)有臺肩，在對應(yīng)臺肩處分別固定內(nèi)管腔分流圓柱體和外管腔分流圓環(huán)體，所述內(nèi)管腔分流圓柱體和外管腔分流圓環(huán)體上均勻開有供介質(zhì)通過的孔洞。所述分流體如圖2和圖9所示，起到分流減振與扶正作用，同時要求分流裝置的過流面積要大于螺旋片間的過流面積，這樣可使介質(zhì)在螺旋片內(nèi)充分旋流，不留空隙，增強傳熱。

另外，所述直管段的內(nèi)管4的內(nèi)壁開有供內(nèi)螺旋片3旋入的螺紋槽，內(nèi)螺旋片3的螺旋角和螺距與對應(yīng)螺紋槽的螺旋角和螺距保持一致，以實現(xiàn)所述內(nèi)螺旋片的旋入、固定與密封；所述直管段的外管6的內(nèi)壁亦開供外螺旋片5旋入的螺紋槽，所述外螺旋片的螺旋角和螺距與對應(yīng)螺紋槽的螺旋角和螺距一致，以實現(xiàn)所述外螺旋片的旋入、固定與密封；所述內(nèi)、外螺旋片的升角范圍在20°～40°之間，對應(yīng)螺紋槽的寬度與螺旋片的厚度之間的差值范圍在5毫米～15毫米之間。

此外，所述進出口接頭、若干直管段和若干彎管段的外管外層均有一個保溫層10。

外管6的內(nèi)壁和內(nèi)管4的外壁之間為供熱介質(zhì)在流動的外螺旋流道，內(nèi)管4的內(nèi)腔為供冷介質(zhì)流動的內(nèi)螺旋流道，所述一對進出口接頭1中的一個進出口接頭作為熱進口和冷出口，另一個進出口接頭則作為熱出口和冷進口，以使得冷熱兩種介質(zhì)實現(xiàn)逆流流動。

使用時，本裝置的具體工作過程如下：

與介質(zhì)加速裝置配合使用后，冷熱介質(zhì)從進出口接頭進入換熱器，且都具有一定初速度。熱介質(zhì)通過分流裝置進入外螺旋流道，在外螺旋片中做螺旋流動，冷介質(zhì)通過分流裝置入內(nèi)螺旋流道，在內(nèi)螺旋片中做螺旋流動，兩種介質(zhì)實現(xiàn)逆流流動。這樣，通過螺旋流動的離心作用，外螺旋片中熱介質(zhì)中溫度高、密度小、焓值高的部分向中心靠攏，即靠攏在內(nèi)管外壁，內(nèi)螺旋中的冷介質(zhì)中溫度低、密度大、焓值低的部分向邊壁靠攏，即靠攏在內(nèi)管內(nèi)壁，這樣可以增大內(nèi)管內(nèi)外壁傳熱溫差，有利于冷熱介質(zhì)充分進行熱量交換，有效提高換熱效率。換熱完成后，冷熱介質(zhì)從出口接頭流出。