[发明专利]一种新型变截面式扭曲管换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型变截面式扭曲管换热器，属于强化换热技术领域。

背景技术

换热器在国民经济的各行各业有着广泛的应用，是能源、石油、化工、冶金、动力、轻工业、食品乃至航空航天行业中最常见的设备之一，它是开发二次能源，实现热回收节约能源耗散的重要设备；目前，管壳式换热器由于其流量大、压降损失小以及操作压力高而被广泛应用；工程应用中的管壳式换热器的换热管都使用光管，工作流体在光管内的湍流效果差，造成换热效果不明显，换热效率不高的缺点；管壳式换热器一般运行周期较长，流体内杂质等污垢沉积，容易堵塞，影响设备的效率，尤其是大型的管壳式换热器，换热管堵塞时，管束清洗困难，这不但影响换热效果，而且影响整个工艺流程的运行。

发明内容

针对以上所述问题，本发明提供了一种新型变截面式扭曲管换热器，其优点在于，工作介质在管内流动换热时湍流程度高、换热系数高、不易结垢，其零部件与普通管壳式换热器之间存在良好的通用性。

本发明涉及的一种新型变截面式扭曲管换热器主要由管程部分和壳程部分组成；管程部分主要由管程进口部分、管程换热部分、以及管程出口部分组成，其中，管程进口部分由管程进口[1]、进口管箱[2]、进口管箱法兰[3]、进口管箱法兰垫片[14]和进口管板[4]组成，管程换热部分由变截面式扭曲换热管束[13]组成，管程出口部分主要由管程出口[9]、出口管箱[10]、出口管箱法兰[8]、出口管箱法兰垫片[11]和出口管板[7]组成；壳程部分主要由壳程进口[12]、壳程出口[5]和筒体[6]组成。

本发明涉及的新型变截面式扭曲换热管束[13]是由新型变截面式扭曲管组成，该新型变截面式扭曲管是由换热管进口[15]、进口直管段[17]、扭曲管进口[16]、变截面扭曲段[18]、扭曲管出口[19]、出口直管段[20]和换热管出口[21]组成；新型变截面式扭曲管中，流体随着管壁形状的周期性变化产生了周期性螺旋流动，形成了相切于管壁的二次流，这种现象增加了流体的湍流效应，对流体壁面边界层和污垢层产生很强的破坏作用，使换热系数提高；并且该新型变截面式扭曲管换热器的其他零部件仍为普通管壳式换热器中的结构形式，有很强的通用性，有较好的发展前景和广泛的实际应用价值。

附图说明

图1发明一种新型变截面式扭曲管换热器的结构示意图；

图2新型变截面式扭曲管示意图；

图3新型变截面式扭曲管直管段及扭曲管段进出口示意图；

图中：1-管程进口，2-进口管箱，3-进口管箱法兰，4-进口管板，5-壳程出口，6-筒体，7-出口管板，8-出口管箱法兰，9-管程出口，10-出口管箱，11-出口管箱法兰垫片，12-壳程进口，13-变截面式扭曲换热管束，14-进口管箱法兰垫片，15-换热管进口，16-扭曲管进口，17-进口直管段，18-变截面扭曲段，19-扭曲管出口，20-出口直管段，22-换热管出口。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明的实施方式如下：变截面式扭曲管换热器主要由管程和壳程组成，管程流动的流体称为管程流体，壳程流动的流体称为壳程流体。

管程流体的流动过程如下：管程流体由管程进口[1]进入管程进口部分的进口管箱[2]，由于进口管箱法兰[3]、进口管箱法兰垫片[14]的密封作用，管程流体不会渗漏；然后，管程流体经过进口管板[4]的分流进入管程换热部分的变截面式扭曲换热管束[13]的各个换热管道，与壳程的壳程流体进行换热；随后，各个换热管中经过换热的管程流体经过出口管板[7]的汇集作用，进入管程出口部分的出口管箱[10]，由管程出口[9]流出变截面式扭曲管换热器，由于出口管箱法兰[8]、出口管箱法兰垫片[11]的密封作用，经过换热的管程流体不会渗漏。

壳程流体的流动过程如下：壳程流体由壳程进口[12]进入筒体[6]内与管程的管程流体进行换热；随后，经过换热的壳程流体由壳程出口[5]流出变截面式扭曲管换热器。

新型变截面式扭曲换热管束[13]是由新型变截面式扭曲管组成，该新型变截面式扭曲管是由换热管进口[15]、进口直管段[17]、扭曲管进口[16]、变截面扭曲段[18]、扭曲管出口[19]、出口直管段[20]和换热管出口[21]组成；新型变截面式扭曲管中，流体随着管壁形状的周期性变化产生了周期性螺旋流动，形成了相切于管壁的二次流，这种现象增加了流体的湍流效应，对流体壁面边界层和污垢层产生很强的破坏作用，使换热系数提高；并且该新型变截面式扭曲管换热器的其他零部件仍为普通管壳式换热器中的结构形式，有很强的通用性，有较好的发展前景和广泛的实际应用价值。