[发明专利]波浪管折流栅式方形换热器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种强化换热技术领域的换热器。

背景技术

换热设备广泛应用于能源、动力、核能、石油、制冷、化工和加工处理等工程技术领域。

随着科技的发展和能源的短缺，设计制造出一种高效能、低能耗、低成本的换热设备对于节约能源有着重要的意义。管壳式换热器是应用最为广泛的一种换热器类型，一直以来，管壳式换热器的强化传热主要集中在管程强化和壳程强化两方面。

在管程强化方面，通过改变换热管形状来实现强化传热是其中一个主要的方向。波浪管利用沿轴线方向正反变化的弯曲结构使管内流体在流动时产生强烈的二次流，从而起到强化换热的作用，而其弯曲结构对管外流体同样会产生扰动作用，尤其在管束密集排布时效果更为明显。

在壳程强化方面，主要是改进壳程的支撑结构，既对管子起支撑作用，又对流体起扰动作用，藉以达到强化传热的目的。目前在换热器的支撑方面主要采用传统的弓形折流板，这种折流板加工简单，安装方便因此得到了广泛的应用。但是这种折流板主要适用于直管，而对于轴向具有弯曲结构的波浪管而言会带来穿管难度加大，加工精度提高等诸多困难，因此并不适用于波浪管换热器的壳侧支撑。

因此，想要利用波浪管制造管壳式换热器，必须研究一种与之相适合的管束支撑结构。

目前国内外对波浪管换热器的研究尚未充分开展，关于波浪管换热器的相关专利也寥寥无几。现有的结构设计非常简单，对波浪管的结构、在壳体内的具体布置方式和管子在管板上的排列等重要问题都没有提出明确的方案（专利号：94225614.U），无法满足换热器实际生产和使用的技术要求。其他概念性设计也存在换热管结构复杂、加工制造困难、难以承受高压等突出的问题，且壳侧结构无法满足水-水换热的设计要求，应用场合仅限于汽车废气的冷却系统（专利号：200610165381.4）。

发明内容

本发明的目的在于提供具有很强的换热能力的波浪管折流栅式方形换热器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明波浪管折流栅式方形换热器，其特征是：包括壳体、换热管、上管板、下管板，壳体、上管板、下管板组成密闭空间，上管板左侧设置密闭的上封头，下管板右侧设置密闭的下封头，上封头上设置管侧进口，下封头上设置管侧出口，换热管安装在密闭空间里，换热管的两端分别安装在上管板和下管板里，并分别连通上封头和下封头，在壳体上上管板的右方设置壳侧出口管，下管板的左方设置壳侧进口管，壳体里安装用于支撑换热管的折流栅，折流栅包括折流圈和安装在折流圈里的支撑杆，上管板和下管板之间安装用于固定折流栅的拉杆。

本发明还可以包括：

1、所述的折流栅包括横向折流栅和纵向折流栅，横向折流栅的支撑杆与纵向折流栅的支撑杆的夹角为90度，横向折流栅的支撑杆与纵向折流栅的支撑杆均与壳体的轴向垂直。

2、所述的换热管的外形为波浪形，其轴线由弯曲弧度相等的圆弧组成，弯曲弧度介于10度～90度之间，换热管均匀分布于上管板、下管板和壳体组成的密闭空间里。

3、两个横向折流栅和两个纵向折流栅组成一组折流栅，两个横向折流栅在水平方向上分别支撑奇数排和偶数排的换热管，两个纵向折流栅在竖直方向上分别支撑奇数列和偶数列的换热管。

4、支撑杆直径等于波浪管间距。

5、每组折流栅的两个横向折流栅的支撑杆分别顶在波浪管的波峰下方或压在波谷上方。

6、折流栅与壳体之间还安装直线形换热管。

本发明的优势在于：

1.波浪管的波浪形结构可使管内流体流动时产生强烈的二次流，从而显著强化管内换热；而对于壳侧而言，密集的波浪结构可以对壳程流体产生强烈的搅混作用，使换热大大增强；此外，当管束长度相同时，波浪管的实际长度要远大于直管长度，由此可带来换热面积的大幅提升，从而起到附加的强化作用。

2.波浪管的加工方法简单，不破坏换热管机械结构，对其机械性能影响较小，可以满足光滑直管所适用的工作环境；管子的波浪结构，可以通过适当的形变吸收在管子受热不均匀时产生的热应力；流体流经波浪结构时，流动方向不断改变，产生的冲刷作用可以抑制管道表面污垢的沉积，具有良好的自清洁能力。