[实用新型]一种全封闭流道连续型无中心管螺旋折流板换热器

说明书

[技术领域]

本实用新型涉及炼油、化工、电力、冶金、轻工、医药、食品等行业使用的管壳式换热器，具体地讲，涉及一种全封闭流道连续型无中心管螺旋折流板换热器。

[背景技术]

当今世界上流行的已经工业化的螺旋折流板换热器，是上世纪九十年代初由前捷克斯洛伐克国家化工设备研究所科学家杰.卢卡和杰尼姆肯斯基等人首次提出的，其特点是壳程介质的流动呈螺旋线型方式，折流板的基本形状为扇形，每块折流板与壳体轴线形成一定的夹角，相邻的折流板在周边首尾相接构成一个沿外圆周连续的类似螺旋线，从而起到改变壳程流体的流动状态达到提高传热效率的目的，并相对降低了管束因振动而产生的损伤，提高了换热器的使用寿命。应用结果表明，壳程采用螺旋折流板结构较采用垂直弓形折流板结构确实具有减少壳程流体压力降的优势。实验研究证明，对于以压缩空气为工质，在相同的雷诺数Re下，光滑管螺旋隔板换热器的管外膜传热系数是光滑管弓形隔板换热器的1.25-1.8倍，螺旋隔板换热器的传热系数最大可以为弓形隔板换热器的1.39倍，压降随着螺旋角的不同大约可降低26％-60％。螺旋隔板支撑结构的换热器具有防垢特性，适用于易结垢、高黏度的介质如原油、渣油等的强化传热，但具体到每个换热器，其传热效率又各有不同。

目前国内已经申报过的螺旋折流板列管式换热器有关专利已达30多项，大体上分成非连续型螺旋折流板结构和连续型螺旋折流板结构两大类。非连续型螺旋折流板换热器的结构特点是：由2-4块四分之一壳横截面的扇形截面折流板搭建成一个近似螺旋面，间断状地自壳程进口处向出口处推进，实验表明这种形式的换热器螺旋折流板可以使壳侧流体呈近似螺旋流动，单位压降换热能力相对弓型折流板有所提高。但也正是由于扇形折流板是按与壳程轴线的一定角度首尾相接依次摆放的，相邻两块折流板的直边在顶部交错对接后露出了一个非常明显的缝隙，致使壳程介质在两块折流板间形成短路漏流，实测证明如果换热器直径超过1000mm或者换热面积超过2000平方米，其换热特性可能还不及采用弓型折流板结构。连续型螺旋折流板换热器的结构特点是：折流板类似于常见的输送固相介质的蛟龙，其形状可以是自壳体进口向出口推进的完全螺旋面，使 介质在壳体内做到相对连续平稳旋转流动，但折流板不能覆盖壳程的壳体中心区域，需要采取一个中心管作为辅助结构来弥补换热损失，由此派生出多种双螺旋或者双壳程结构，但这类螺旋折流板换热器一般通过将折流板固定在中心管或直接套在中心管上，而实际的生产中由于传热管可能会有上千条，因此中心管的出现不仅挤占了传热管的空间，且在生产加工上制造十分复杂而且有很大难度，给产品的进一步大型化和推广应用带来困难，也会相应降低换热器的传热效率。

国内制造业界普遍认为，螺旋折流板换热器的推广难度在于解决制造问题，因为现有的非连续型螺旋折流板结构采用定距管定位来固定传热管，但这种情况制造难度往往大于普通弓型折流板结构。现有的续型螺旋折流板结构因为要固定在中心管上，制造难度就更大，如果再将螺旋折流板换热器的加工建立在数控机床和特种刀具上，则产品的推广应用效果更差。另外，工作状态下介质流体诱导振动导致换热器管子产生振动，垂直弓形折流板列管式换热器的振动损伤是影响换热器长周期运行的一个重要问题，很多设备因为出现这种情况而不得不停止使用，甚至更换新的设备，增加了企业的生产成本。

专利号ZL 200820117711.7名称为“拼装式连续型螺旋折流板换热器”的实用新型专利公开了“一种拼装式连续型螺旋折流板换热器，由主体结构、折流板、联结板、传热管组成，其特征在于：所述的折流板呈扇形，其一侧直边与联结板成90°角连接，将同一园截面上形状为扇形折流板的另一直边与相邻的折流板的联结板连接，形成自壳程进口处推进的密封螺旋通道。”；但该实用新型专利的“一侧直边与联结板成90°角连接”在实际的生产过程中难度很大，不易控制，另外，该实用新型专利提出“折流板与壳体的轴线呈一定角度”，而实际的实施中证明：折流板与壳体的轴线所成角度只有在“8°～35°”范围内，其传热效率才是最显著的；另外，该实用新型专利中的联结板实际中为非独立的近似等腰三角形，而是通过部分近似直角三角形拼接构成，生产制造中的难度很大，不利于广泛推广。

[发明内容]

本实用新型的目的在于，针对现有技术存在的上述缺陷，提供的一种全封闭流道连续型无中心管螺旋折流板换热器；该换热器具有利于减少振动、容易制造、且利于产品的进一步大型化和推广应用等特点。