[发明专利]一种错开窗式折流板结构

说明书

技术领域

本发明属于管壳程换热器节能技术领域，具体涉及一种错开窗式折流板结构，应用于石油化工、轻工等行业常用的换热设备----管壳式换热器内。

背景技术

当今世界，由于经济和工业的快速发展，世界各国普遍面临着能量短缺问题，开发新能源以及如何高效利用现有能源受到了世界各国的普遍关注。由于换热器在工业生产中的广泛应用，提高换热器效率、强化传热、研究强化传热的新技术成为人们日益关注的焦点。目前，为了强化传热效果，对传统的换热器设备研究主要集中采用强化措施，改变管型，如螺纹管、异型管、内插物等新型传热技术，使管程有了较大突破。但从间壁传热原理上讲，控制一台换热设备传热效率的是传热能力相对较差一侧的传热能力，而这一侧往往是壳程。于是研究开发出了折流杆式、搭接螺旋折流板式、交错搭接螺旋折流板式换热设备，每种折流板都有其适用的场合，目前还是以弓形折流板(图1给出的就是该种折流板的3种形式)最为常用。但是这些折流板也各自有一些缺陷，具体如下：

(1)传统的弓形折流板换热器的传热效率低、壳程阻力较大且加工难度大，因为需使用剪床切掉弓形区；另外，使用弓形折流板，流体是流到了尽头(即弓形缺口处)才转向，因此流体需要近180度转向，这种流到了尽头才转向既对换热无益(因为远离了布管区)，又白白浪费了动能(因为需要近180度转向)。

(2)螺旋折流板由于其离心力作用会造成中心与外围流体不均，故只适合于直径较小的换热器；而且螺旋折流板还需有特殊的模具，且四个象限的折流板组成一个圆形，比较零碎，组装困难。

(3)折流杆换热器在全液无相变介质传热中没有优势。

(4)专利CN101706227公开了一种无缺口折流板管壳式换热器，这个专利的折流板开孔后被称为花板，流经圆孔的流体几乎没有了转向，仍呈轴向流动，因此基本没有被折流。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种错开窗式折流板结构，使流体冲刷布管区换热管后立即90度转向(即窗口折流)，其加工方便、结构简单，并使换热器壳程在不增加阻力降的前提下，提高换热效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种错开窗式折流板结构，包括至少两块折流板；每块所述折流板均为圆平板形，在其上开有穿管孔；在每块所述折流板的布管区内开有至少一个窗口；在所述错开窗式折流板结构中，所有折流板平行设置，所有折流板的圆心均位于同一条直线上，相邻两块折流板上的窗口是相互错开的。

相邻两块折流板是在不同的区域开有数量不同的窗口，或者是在不同的区域开有数量相同的窗口，或者是在相同的区域开有数量不同的且错开的窗口。

相邻两块折流板上的窗口的形状相同或不相同；相邻两块折流板上的窗口的总数相同或不相同。

一块所述折流板上的窗口的形状为圆形或多边形。

一块所述折流板上的各个窗口的形状相同或不相同。

如果一块折流板上的窗口的数量为1个，则该窗口的面积等于所需的流通面积A；如果一块折流板上的窗口的数量多于1个，则该块折流板上所有窗口的面积之和等于所需的流通面积A；所需的流通面积A是用公式A＝Q/ν计算出来的，其中Q是介质流量、ν是流速。

所述折流板的外圆是采用车床加工而成的，所开窗口是通过切割、冲压的方式加工而成的。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用本发明可以使流体呈轴向(Z向)冲刷布管区换热管后，然后在窗口处转向(转X向)折流后，继续轴向流动，因此窗口位置的设计，使流体冲刷布管区换热管后立即90度转向(即窗口折流)。另外，本发明的折流板的加工方便、结构简单，本发明为新型换热设备和现有换热设备技术改造提供了新思路和新技术，在不增加阻力降的前提下，提高壳程传热效率6％以上，且适用于所有管壳式换热器，是一种高效、节能、具有广阔前景的换热设备节能元件。

附图说明

图1是现有技术的普通弓形折流板的结构图。

图2是本发明提供的错开窗式折流板结构在换热器中的布置图。图中，1为管板，2为折流板，3为拉杆和定距管，4为换热管，5为壳体。

图3是本发明提供的错开窗式折流板结构的8个实施例，图中粗线条框表示的是窗口边缘。

图4是本发明提供的错开窗式折流板结构中折流板上窗口区域换热管的支撑杆6的位置示意图，其中图4-1是主视图，图4-2是左视图。

图5-1是传统的单弓形折流板换热器壳程流场的俯视图。