[实用新型]高效换热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及热处理设备领域，尤其是一种高效换热器。

背景技术

目前，换热器被广泛应用于炼油、化工、轻工、制药、机械、食品加工、动力以及原子能工业部门、制冷、制热当中，由于传统换热器换热效率普遍较低，材料与能源浪费严重，且无法兼顾低阻力、防垢、维护便利、耐压，等系列问题，同时，传统蒸发式空冷器在过渡季节会产生大量的水蒸汽（俗称白烟），而过渡季节水蒸汽是加重雾霾现象的潜在因素之一，因此对于传统蒸发式空冷器及其换热器的技术更新是很有必要和具有深远意义的。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种设计合理、结构简单、流动阻力小、换热效率高且经济实用的高效换热器。

为了实现上述的技术目的，本实用新型的技术方案为：

高效换热器，包括至少一组设于换热器内的换热组件，所述的换热组件包括外管和设于外管内部的内管构成，所述的内管和内管与外管之间均分别设有供介质流通的流道，所述的流道内均设有使流道内介质产生旋流的旋流场装置，所述的旋流场装置中，至少有一个旋流场装置对流道内介质产生的旋流离心力或旋流向心力直接作用于流道中的换热面。

其中所述的高效换热器还包括与传统换热器相同的冷热流体入口、出口和使得换热器能够正常运作的必要辅件，其中所述的必要辅件与传统换热器所需的辅件大致相同，根据换热器的用途和应用情况，通常可以包括壳体、框架、冷却风机、循环水泵等通常配置。

进一步，所述旋流场装置对流道内介质产生的旋流离心力或向心力同时直接作用于换热面，所述的换热面为内管的内壁面时，旋流场装置产生的旋流离心力直接作用于内管的内壁面；所述换热面为内管的外壁面时，旋流场装置产生的旋流向心力直接作用于内管的外壁面。

当换热面为管内壁面，旋流场装置产生的旋流离心力直接作用于管内壁面，其实施方法以圆形管为例，在管道中心设置带轴的螺旋扰流片（或扭带等）且螺旋扰流片与管内壁之间保持一定间隙，管内流体在螺旋扰流片作用下产生旋转，又由于管内壁与螺旋扰流片之间存在一定间隙，相对流阻较小，旋流产生的离心力将直接作用与管内壁，破坏边界层。所述旋流场装置产生的旋流向心力直接作用于管外壁面，其实施方法以内管与外管之间的流道是一个环形流道为例，在外管内壁面设置螺旋扰流片且螺旋扰流片与内管外壁之间保持一定间隙，环形流道内的流体在螺旋扰流片作用下产生旋转，又由于内管外壁与螺旋扰流片之间存在一定间隙，相对流阻较小，旋流产生的向心力将直接作用与内管外壁，破坏边界层。

根据需要，所述内管可设为连成一体的多个并列内管，所述外管可设为连成一体的多个并列外管，所述外管与内管之间的流道，还可以分隔成多个流道（本质上，是连成一体的多个并列外管），所述外管与内管之间分隔的多个流道还可以设为螺旋形流道（即所述外管与内管之间分隔的多个流道，在内管外壁面呈螺旋状态，并利用自身产生旋流）。

所述旋流场装置，通常有入口蜗旋发生器、扭带内插物、旋流扰流器等。结合用途、扰流效果、生产便利性考虑，优选为旋流扰流器。

为提高换热效果，旋流场装置与换热面之间宜有一定间隙，使换热面在整个流道中是流阻相对较小的空间，以利于产生的旋流离心力（或向心力）直接作用于换热面。旋流离心力或向心力作用于换热面，可破坏或消除边界层、提高传热效率。

进一步，所述的旋流场装置为旋流扰流器，所述的旋流扰流器设于管道内壁面时，所述的旋流扰流器由螺旋扰流片构成；所述的旋流扰流器设于管道中心时，所述的旋流扰流器为设于螺旋扰流片和设于螺旋扰流片中心的轴构成。所述设于螺旋扰流片中心的轴除了增加螺旋扰流片的物理强度，还可以消除部分流道中心的无效流场，使作用在管道内壁面的离心力得到加强。所述轴，可设为空心管状（为防止产生短路流，可封闭端口）轴或实芯轴，轴径与螺旋扰流片的宽度比，以实现扰流效果与扰流阻力之间的平衡为原则，结合实际测试数据来确定，所述的轴上还设有至少一个与流道固定连接的连接件。所述螺旋形线圈设于管道内壁面时，根据换热面的需要，通常设于外管内壁面。

所述螺旋扰流片通过装载连接件并通过连接件的摩擦力、弹力与流道内壁相抵，将螺旋扰流片固定在流道内，也可以通过将连接件粘接或焊接在流道内、或通过铸造或挤出工艺，生产内壁面带有螺旋扰流片的管道（用于产生旋流向心力），具体按需而定。

螺旋扰流片的螺距可以根据需要及实际实验调试进行确定设置，螺旋扰流片还可以做多头结构（即在流道截面上，设有并列的多个螺旋扰流片）。