[发明专利]一种渐缩渐扩管与花瓣形孔板组合式换热元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种管壳换热器中使用的换热元件，尤其涉及一种渐缩渐扩管与花瓣形孔板组合式换热元件。

背景技术

管壳换热器是回收余热、废液，提高热能利用率的常用设备，而换热管和折流板则是管壳换热器的核心元件。管壳换热器通常采用直管换热管和弓形折流板组合作为换热元件，这种形式的换热元件存在换热效率不高，换热器内污垢沉积快、污垢难清理，壳程压降大，设备成本高等问题。

发明内容

本发明提供了一种渐缩渐扩管与花瓣形孔板组合式换热元件，利用换热管轴向截面的周期性变化和花瓣形孔板的特殊结构，有效提高换热器的换热效率，抑制污垢的生成，减小壳程阻力；同时还具有拆卸方便、缩小设备、造价低等优点。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种渐缩渐扩管与花瓣形孔板组合式换热元件，包括多个平行设置的花瓣形孔板和穿插在花瓣形孔板上的换热管束；所述换热管束包括多根渐缩渐扩管，渐缩渐扩管沿轴向由收缩段—喉管段—扩压段—直流段管体周期排列形成，其中直流段管体与花瓣形孔板上的通孔配合固定；花瓣形孔板上的通孔内径与直流段管体外径相切，且沿周向均匀设置数个弧形延伸孔形成花瓣形。

所述渐缩渐扩管的各段管体由直管压制形成。

所述花瓣形孔板的外形与换热器壳体内截面形状相适应。

所述收缩段的长度大于扩压段的长度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)换热管管体沿轴向具有收缩段-喉管段-扩压段-直流段周期性变化的结构，其中的流体始终处于方向反复改变的压力梯度下流动，在很小的流速下快速达到湍流，可以强化传热效果；

2)扩压段长度短，使流体急速扩张形成漩涡，破坏流动边界层，减小传热阻力，提高了换热效率，不易形成污垢，实现自动清理；

3)直流段可以与花瓣形孔板无损配合，降低换热管的磨损率，简化了换热管的安装，更加易于拆卸；

4)由于换热效率的提高，使换热面积减小，设备体积随之下降，使其制造成本大幅降低；

5)花瓣形孔板为多孔挡板，可增加单位时间换热量，减小壳程压降，不易产生污垢和振动；

6)壳程流体从花瓣形通孔与渐缩渐扩管的夹缝区域射流出去，增强流体的湍动程度，提高壳程的换热系数。

附图说明

图1是本发明所述渐缩渐扩管与花瓣形孔板组合式换热元件的安装示意图。

图2是本发明所述渐缩渐扩管的结构示意图。

图3是本发明所述花瓣形孔板的结构示意图。

图中：1.花瓣形孔板 2.渐缩渐扩管 3.花瓣形通孔 4.直流段 5.收缩段 6.喉管段 7.扩压段

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本发明所述一种渐缩渐扩管与花瓣形孔板组合式换热元件，包括多个平行设置的花瓣形孔板1和穿插在花瓣形孔板1上的换热管束；所述换热管束包括多根渐缩渐扩管2，渐缩渐扩管2沿轴向由收缩段5—喉管段6—扩压段7—直流段4管体周期排列形成(如图2所示)，其中直流段4管体与花瓣形孔板1上的通孔3配合固定；花瓣形孔板1上的通孔3内径与直流段4管体外径相切，且沿周向均匀设置数个弧形延伸孔形成花瓣形(如图3所示)。

所述渐缩渐扩管2的各段管体由直管压制形成。

所述花瓣形孔板1的外形与换热器壳体内截面形状相适应。

所述收缩段5的长度大于扩压段7的长度。

本发明主要解决管壳换热器普遍存在的换热效率低，换热器内污垢沉积快、难清理，壳程压降大，设备成本高等问题，提出了一种渐缩渐扩管与花瓣形孔板组合式换热元件。

本发明所述渐缩渐扩管与花瓣形孔板组合式换热元件的工作原理是：换热元件中的换热管为渐缩渐扩管2，采用光滑直管压制成收缩段5-喉管段6-扩压段7-直流段4，沿轴向形成管体截面的周期性变化。管程流体在收缩段5压力逐渐降低，流速升高，减小流体边界层；在喉管段6流速达到最大，形成低压环境，吸入更多管程流体，强化换热效果；在扩压段7流体急速扩张，产生剧烈的漩涡增强传热；直流段4用于与花瓣形孔板1配合安装，不易磨损。换热元件中的折流板为花瓣形孔板1，孔板表面开设多个花瓣形通孔3，用于固定渐缩渐扩管2，并利用花瓣形通孔3与渐缩渐扩管直流段4的夹缝区域射出流体，流体在渐缩渐扩管2外壁经过凹凸不平的折流，增强流体的湍流，避免了流体直接撞击壳体，不易结垢，减小壳程压降，降低换热器的振动，提高换热器的换热效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。