[实用新型]一种焊接连续螺旋曲面折流板换热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种换热工艺设备，尤其涉及一种连续曲面螺旋折流板换热器。

背景技术

管壳式换热器易于制造,生产成本较低, 选材范围广, 清洗方便, 适应性强, 容量大, 工作可靠, 并且能适应高温高压。其在很多工业领域中大量使用，尤其在石油、化工及能源等部门所使用的换热设备中, 管壳式换热器仍处于主导地位。为了强化壳程传热, 又不使管子太长, 在设计换热器管束时，常用的方法是利用横向折流板进行分程。折流板型式主要有弓形和螺旋折流板。

横向折流板换热器，流体在壳程呈Z形流动。它的缺点是流动死区大，易结垢，换热系数小；且流动压降大，耗能高。

钱才富， 高宏宇， 孙海阳等。曲面弓形折流板换热器壳程流体流动与传热，化工学报，2011，62（5）：1233-1238，通过数值模拟和实验研究，得出曲面弓形折流板所引起的壳程流体速度分布在流道内更加均匀, 流线更为光滑, 而且流动死区明显减小。但仍然存在流动死区。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种螺旋曲面折流板换热器，并采用焊接形式，能够避免折流板搭接处的缝隙的产生，防止流体从板缝中泄漏，增大换热系数；能够彻底消除流道中流动死区，减小流体与折流板之间的流动阻力，减小压降，进一步减小壳侧的结垢。

本实用新型的技术方案是：一种焊接连续曲面螺旋折流板换热器，包括若干半圆形螺旋曲面折流板和换热管，相邻两个螺旋曲面折流板之间连接形成一个360度螺旋环，所述螺旋环之间设有定距管，所述螺旋曲面折流板的外径螺旋线的切线与垂直换热管轴线平面的夹角                                                称为螺旋角，螺旋角为9～40度。

进一步，所述定距管的长度相同。

本实用新型的有益效果是：

（1）螺旋流动会产生作用在流体上的离心力。在离心力的作用下周期的改变速度方向，从而加强流体的纵向混合；另外，旋流产生的二次流动的强烈冲刷既可增强换热又不易结垢。

（2）螺旋流和径向二次流相迭加，使湍流强度大幅度增强，并使湍流度径向分布均匀化，从而增强换热。

（3）流动完全沿着螺旋折流板方向流动，没有死区，增加了换热面积利用率，减小了流动压降。

（4）曲面螺旋折流板使用，即保证了低流动阻力的折流板安装角度，又可实现小螺距长流程的大接触面积。得到了强化传热、降低流动阻力的效果。

（5）折流板采用螺旋曲面焊接形式，能够避免平板搭接形成的缝隙，防止流体泄漏，更进一步增大换热系数。

（6）与曲面弓形折流板换热器相比，可提高壳程换热系数8~215%、减小压降20~30%、不易结垢，可延长检修周期150%。

附图说明

图1连续曲面螺旋折流板串的三维效果图（主视图）； 

图2连续曲面螺旋折流板串的三维效果图（俯视图）；

1.换热管；  2．螺旋曲面折流板；  3．定距管。

具体实施方式

如图1和图2所示，双螺旋流道由若干半圆形螺旋曲面折流板2组成，两块螺旋曲面折流板2连接形成一个360^o螺旋环。螺旋曲面折流板2的外径螺旋线的切线与垂直换热管1的平面成一定的倾斜角，称为螺旋角。螺旋角的大小由介质和换热工艺确定，一般在9^o-40 ^o之间。前后螺旋环之间有定距管3，定距管用来固定螺旋环之间的轴向距离。

制造时，首先根据换热工艺确定螺旋角，由螺旋角设计半圆形螺旋曲面折流板2，下料待用。通过计算确定螺旋环间的距离。安装时将螺旋曲面折流板2和管束分成上下两个半区。先将两个半区的螺旋曲面折流板2顺螺旋方向依次串接在拉杆上，两块螺旋曲面折流板2之间通过定距管3确定相对位置，定距管3的长度是根据换热工艺计算得到的，然后把换热管1穿过螺旋曲面折流板2上已经钻好的管孔完成上下半区管束的安装。再把上下两个半区的管束安装在管板上，最后对上下两个半区的半圆形螺旋曲面折流板2配对焊接形成整圆形螺旋曲面折流板管束，进而形成螺旋流道。