[发明专利]一种管壳式换热器

说明书

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，尤其涉及一种管壳式换热器。

背景技术

现有的普通管壳式换热器，传统换热器普遍采用等直径的圆形换热管，壳程通过加设弓形折流板来达到支撑管束和增强壳程流体扰动。这类型换热器存在两大缺陷，第一是流体在壳程做“Z”型折流运动，流动阻力大，而且折流板后部容易形成回流死区，导致换热面积得不到充分利用。壳程流体在换热管外部的壳体中流动，以实现冷却介质与被冷却介质的热交换。壳程设折流挡板，以支撑换热管和强化壳程流体扰动，具有结构简单、易于加工、清洗、能够适应高温高压等特点。但这种管壳式换热器也存在一些不足之处，主要是：第一，换热管采用圆管，在管内流速较低的条件下，边界层热阻较大，传热系数低；而在流速较高的条件下，管内流动阻力较大。第二，传统的单弓形折流板换热器在折流板与壳体结合处存在流动死区，容易造成流体打旋，增加了流动阻力，并且容易引起结垢，降低了换热效率。第三，传统的单弓形折流板与非圆形的强化传热管难以配合，极大地限制了强化传热技术的应用。这些问题严重影响了传统换热器的传热效率，为了提高其效率，人们不断对其结构进行改进，但结果尚不理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种换热效率高、阻力小、不易结垢、振动小的管壳式换热器。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种管壳式换热器，包括壳体、设于所述壳体内的换热管和设于所述换热器两端的封头，所述封头设有管内流体进口和出口，所述壳体设有管外流体进口和出口，所述换热管的两端与管板连接，所述换热管为由至少一变形管组成的管束，所述变形管之间在一定的距离内相互接触，形成自支撑结构。

作为上述方案的改进，所述变形管之间在一定的距离内形成点接触，形成互相支撑的支撑点。

作为上述方案的改进，所述变形管设有至少一凸点，所述变形管之间通过所述凸点在一定的距离内形成点接触，形成互相支撑的支撑点。

作为上述方案的改进，所述变形管之间在一定的距离内形成线接触，形成互相支撑的支撑体。

作为上述方案的改进，所述变形管设有至少一凸起，所述变形管通过所述凸起在一定的距离内形成线接触，形成互相支撑的支撑体。

作为上述方案的改进，所述变形管中相邻两管之间的管间距与所述变形管的最大凸径相等。

作为上述方案的改进，所述变形管的最大凸径为所述变形管插入管板处直径的0.5-2倍。

作为上述方案的改进，所述变形管由普通管体通过压扁、缩小或膨胀制成，使所述变形管之间在一定的距离内相互接触，形成自支撑结构。

作为上述方案的改进，所述普通管体包括圆管、椭圆管、扁管、螺旋扭曲扁管、扭曲三叶管、螺旋槽管、横纹管。

作为上述方案的改进，所述换热管为直管，但其在壳体内的直径发生改变，或两头缩小直径，或通过普通管体通过压扁或膨胀制成。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明提供了一种管壳式换热器，与现有技术相比，所述换热器实现管内外流体成平行流流动，具有换热效率高、阻力小、不易结垢、振动小的优点，具体如下：

一、本发明中壳体和变形管均为直管而不是弯管，不设折流板，无现有普通换热器中的折流部，因此介质流动阻力小，不易结垢，运行水泵的功率和扬程可以减小；其体积比常规换热器体积缩小10-45％，节约材料30％。

二、本发明换热管为由至少一变形管组成的管束，所述变形管之间在一定的距离内相互接触，形成互相支撑的支撑点或支撑体，从而形成自支撑结构。因为相邻换热管之间组成了一个不完全封闭的纵向通道，在壳体内的壳程流体(如水)主要沿纵向通道进行纵向流动，能很好地克服诱导振动。同时由于换热管管两头维持普通管体安装的相应直径，中间部分可根据管内外壳程平行流流道的需要变形，使变形管之间在一定的距离内相互接触。壳程流体在纵向通道内流动时，受到离心力的作用而周期性改变流动方向和流动速度，增强了流体的径向混合，破坏了换热边界层，强化了传热，换热面积的利用率有了很大的增加，提高了换热效率。

本发明管壳式换热器壳程应用于无相变的流体平行于管内流动时，采用导流筒，夹套和管束捆扎自支撑及管束与壳体间的支撑板来实现壳程的安装与流动，管程流体(如氟利昂)在换热管中流动时，改变了流动方向和流动速度，增强了流体的径向混合，破坏了换热边界层，强化了传热，换热面积的利用率有了很大得增加，提高了换热效率。同时，管程流体也不容易被冻结，抗冷冻性能提高。当然，该结构也提高换热管抗压强度。

附图说明