[发明专利]一种新型折流杆纵流管壳式换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种纵流管壳式换热器，具体是指一种在一定范围内换热能力可调节的折流杆纵流管壳式换热器。

背景技术

换热器作为一种热交换设备，在化工、航天、制冷、空调、冶金等行业得到了广泛的应用。相对于其他类型换热器，管壳式换热器具有技术成熟，结构可靠等特点，在工业中应用最多。基于管程和壳程流体运动方向的不同，管壳式换热器可以分为横流、纵流换热器。横流管壳式换热器因其发展时间长，制备工艺成熟，目前工业中使用的管壳式换热器多为横流管壳式换热器。但是横流管壳式换热器存在压降大、易发生振动以及不可避免出现流动死区等不足，从而导致横流式管壳换热器的运行成本大和维修周期短。为了改善横流管壳式换热器的不足，国内外专家学者对纵流式管壳换热器进行了大量的研究。纵流管壳式换热器因其流动阻力较小和传热性能较高，已成为研究的焦点。

折流杆换热器是纵流式换热器的一种，具有流动功耗低，不易诱导流体振动的优点，在一些工业领域得到了应用。折流杆换热器相对于横流式换热器在管程传热上变化不大，而在壳程中，流体经过折流杆时产生漩涡脱落，在折流杆后面产生尾流，从而增强了流体的湍流强度，强化了传热。并且流体经过折流杆，速度增加，对管壁有冲刷作用，从而降低了管外流体边界层的厚度，既提高了传热系数，又可以除去污垢。折流杆换热器结构简单，成本低，易于清洗，应用越来越广泛。

然而传统换热器的结构大多数都是固定不变的，只能通过改变流体入口条件来调节流体出口的参数，也就是说传统换热器在入口条件确定后，出口的压力温度也就随之确定了，这在一定程度上限制了换热器的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种换热能力在一定范围内可调节的折流杆纵流管壳式换热器，在给定的流体入口条件不易改变的情况下，可以通过调节特殊结构的折流杆，达到不同的流体出口参数，以满足不同的工况需求。

本发明解决其技术问题采取以下的技术方案：

本发明提供的新型折流杆纵流管壳式换热器，包括位于壳体内腔中的换热管和折流杆，折流杆有多组，均匀分布，间隔排列，且每组折流杆可以绕折流杆椭圆柱轴线旋转。

所述的每组折流杆之间呈60度角度排列。

所述的每组折流杆，由两端的圆柱形折流杆和中间段的椭圆柱形折流杆组成，它们以焊接方式相连。

所述的圆柱形折流杆，其横截面是圆形，并且与壳体接触地方装有密封装置和旋转锁止固定装置；在活动扳手旋转的作用下，该圆柱折形流杆带动整个折流杆绕圆柱轴线旋转，并可以在任一位置固定，使折流杆能够在换热器壳体中转动而不发生干涉。

所述的密封装置采用O形密封圈，旋转锁止固定装置采用带卡槽的锁止螺母。

所述的椭圆柱折流杆，其横截面是椭圆形，椭圆的长轴值不大于换热管两管之间的间距，避免在调节时发生结构干涉问题，以及避免折流杆在旋转时挤压换热管；在椭圆的长轴等于圆柱形折流杆的横截面圆的直径时，该椭圆的长短轴之比由实际换热器所需的调节范围决定。

所述的椭圆柱形折流杆，在外力旋转的作用下，其在绕椭圆柱轴线旋转的过程中能够改变壳程流体的湍流强度，从而改变换热器的换热能力。

所述的换热管，通过多组折流杆支撑，并且通过壳体两端的管板固定。

本发明提供的上述的折流杆纵流管壳式换热器的用途，其用途是：该换热器与工控机配合使用，在某些流体入口条件不易或不可改变工况中的应用。

该换热器与工控机配合使用时，采用包括以下步骤的方法：

1)保持流体入口条件不变，调节折流杆，将折流杆旋转一周，在调节过程中，工控机将来自管程及壳程流体出口上的传感器的信号处理后，得到壳体出口参数的最大值和最小值，极值确定的范围就是换热器可调节范围；

2)根据实际工况需求，在可调节范围内，不改变流体入口条件，调节折流杆的位置，将出口参数调整到工况需求值后，固定折流杆位置；

3)在工况改变时，若新工况需求值在换热器调节范围内，则再次调节折流杆，使流体出口条件满足要求；若新工况需求值不在换热器调节范围内，则需要改变折流杆椭圆柱截面椭圆的长短轴之比，改变换热器的调节范围，以满足需求。