[发明专利]采用折线板支撑的矩形缩放管管束换热器及强化传热方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及换热器，特别涉及一种采用折线板支撑的矩形缩放管管束换热器及强化传热方法。

背景技术

在工业中普遍使用的两大类换热器，一是管壳式换热器，其具有密封性好与操作弹性大的优点，但传热效率较差，金属材料消耗量大，设备材料成本较高，二是板式换热器，其优点是材料消耗量可比管壳式换热器大幅降低（仅约其1/3~1/4）,传热效率高，但缺点是设备的密封性难保证，容易泄漏，操作弹性较差。采用旋流片支撑的矩形缩放管管束换热器及其强化传热方法（中国专利：ZL200710029118.7）可以较好地融合管壳式换热器机械密封性好与板式换热器金属消耗量少的优点，操作弹性好，传热效率高，但板面的承压能力较弱，之后进一步改进采用自支撑的矩形缩放管管束换热器及其强化传热方法（ZL200910215974.0），通过采用管内自支撑的方式改善其板面支撑强度，使得矩形缩放管板面的承压能力显著提高，但采用旋流片作为管间支撑在对管间流体流速的均化上作用较弱，不能有效均化提高管间狭缝处流体的流速，因此使得管间的流体传热膜系数较低，传热性能欠佳，为此，发明人进一步采用折线板作为矩形缩放管的管间支撑物，由于折线板产生的管间流速均化作用使流体在管间狭缝流道处传热边界层的流动速度与湍流度得到有效的提高，则可显著改善和强化流体的对流传热。

发明内容

本发明的目的在于克服现有矩形缩放管换热器技术在采用旋流片作为管间支撑方面，支撑物对管间流体流速的均化作用较弱，不能有效均化提高管间狭缝处流体的流速，因此使得管间的流体传热膜系数较低，传热性能欠佳的缺点，提供一种采用折线板作为矩形缩放管的管间支撑物的矩形缩放管换热器及其传热方法。

本发明的换热器通过下述技术方案实现: 

采用折线板支撑的矩形缩放管管束换热器，包括筒体、置于筒体内矩形缩放管管束、置于矩形缩放管管束间的折线板、置于矩形缩放管管束两端的管板、与管板相连的下封头和上封头及换热器管程与壳程的入出口接口，管程的入出口接口与上下封头连接，壳程的入出口接口与筒体连接，所述矩形缩放管管束由多个相互平行且沿筒体轴向排列的矩形缩放管组成；所述矩形缩放管由两块平行的缩放肋板面在流道的两侧封闭构成，两块平行缩放肋板面上均压制有若干条沿横向间隔分置的轴向凹槽，两板面上的凹槽底端朝向相反且相互接触，形成管内自支撑结构；沿筒体轴向在相邻两矩形缩放管间的所述凹槽处设置折线板，作为矩形缩放管管束的管间支持物。

为进一步实现本发明的目的：

有益的是，所述折线板的纵向中心线线与矩形缩放管的轴心线方向一致。

有益的是，在所述筒体横向上且位于相邻矩形缩放管之间的所述折线板用薄扁钢连接构成一组横向折线板组，相邻矩形缩放管之间的多组横向折线板组用定位拉杆固定。

有益的是，所述矩形缩放管的同一板面上的相邻两凹槽之间的间距相等。

有益的是，相邻矩形缩放管之间的折线板在所述板面上的凹槽处沿轴向间隔安置，折线板与相邻的矩形缩放管的外壁相接触。

有益的是，所述矩形缩放管的板面为周期性波形起伏的折线波或曲线波，波形起伏的方向沿管的轴向，波高为矩形缩放管板间距的1.5％～20％，波间距为矩形缩放管板间距的10％～100％。

有益的是，所述矩形缩放管的板面上的凹槽是圆弧形或梯形凹槽，凹槽的深度为矩形缩放管管板间距的50％，相邻凹槽的横向间距为矩形缩放管管板间距的1～10倍。

有益的是，所述折线板为片状带周期性折纹的折线板，折纹的高度为矩形缩放管板面上凹槽的底部宽度，折纹的宽度为矩形缩放管管间间距的90%～98%，折纹的长度为3～50mm，折线板长度为500mm～2000mm。 

有益的是，两个相邻矩形缩放管的间距为10mm～100mm；在筒体横向上折线板与缩放管板面上凹槽的数目相同，在轴向上两相邻折线板的间距为10～1000mm。

本发明还提供采用折线板支撑的矩形缩放管换热器实现传热的方法：

流体在矩形缩放管管束的管内与管间两侧流动，两侧流体均在缩放肋面的扰动作用下强化传热，同时，折线板产生的管间流速均化作用使流体在管间狭缝流道处传热边界层的流速与湍流度得到有效的提高，可显著提高与改善流体的对流传热。