[发明专利]一种双螺旋折流板换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种螺旋折流板换热器。特别是涉及一种能够减少流动死区和污垢沉积现象双螺旋折流板换热器。

背景技术

换热器作为一种通用设备，被广泛应用于化工、石化、医药、冶金等领域，它使两种或多种流体之间进行能量交换。换热器结构型式多样，其中管壳式换热器因为结构简单、传热性能较好、设计加工工艺成熟以及适应性强等特点而广为应用，其中又以壳程采用弓形折流板支撑结构居多。

传统的弓形折流板换热器存在一些缺点：壳程流体曲折流动，流场分布不均匀，折流板背风侧易造成流动死区；壳程流动阻力较大，设备能耗较大；对于含有杂质和易结垢的介质，易引起污垢沉积，缩短换热器使用周期。

工业上广泛应用的水冷器，水中往往会含有一定杂质，弓形折流板结构使得壳程介质在流动过程中形成死区，导致局部流速较低，从而引起粘泥沉积，易形成垢下腐蚀，影响设备的正常运行。

螺旋折流板水冷器将折流板布置成近似的螺旋面，使换热器中的壳侧流体实现近似螺旋状流动，不会出现弓形折流板换热器内的流动死区，减低壳侧的压降，同时可以缓解污垢沉积问题。理想的螺旋折流板为连续的螺旋曲面，但是由于螺旋曲面的加工制造非常困难，而且在曲面折流板上进行管孔加工较难实现，很难与换热管准确配合。考虑到加工上的方便，故采用一系列的椭圆扇形平板替代螺旋曲面。

从综合性能上看，用螺旋折流板支撑结构可以克服弓形折流板结构存在的阻力大、死角多、易积垢等缺陷；但现有的各种螺旋折流板换热器，壳程三角区存在不同程度的漏流，传热效果低，且污垢沉积的改善效果不明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种在保证换热性能的前提下，降低壳程压降，减缓污垢沉积，保证设备长周期运行的双螺旋折流板换热器。

本发明所采用的技术方案是：一种双螺旋折流板换热器，包括有两端固定连接有管板的换热器壳体，分别通过用于定距的拉杆和定距管、用于固定的中心假管和滑条设置在换热器壳体内的若干块平面椭圆扇形折流板，贯穿所述若干块平面椭圆扇形折流板且两端分别固定在换热器壳体两端的管板上的换热管，所述的若干块平面椭圆扇形折流板在所述换热器壳体内构成将壳程分为两个螺旋通道能够减少漏流的双螺旋结构。

所述的平面椭圆扇形折流板在壳体横截面的投影为1/4圆。

所述的双螺旋结构是由两条单螺旋结构排布构成，其中，每一条单螺旋结构是由若干块平面椭圆扇形折流板在所述换热器壳体内以换热器壳体的中心线为轴线，按设定的螺旋角倾斜布置构成，且前后相邻的两块平面椭圆扇形折流板之间具有设定的搭接量，所述两条单螺旋结构排布所形成的两条螺旋线在空间位置的相位差为180°。

所述的螺旋角是指所述平面椭圆扇形折流板的法线与换热器壳体的中心轴线所成的夹角为15°-18°。

所述的搭接量是指前后相邻的两块平面椭圆扇形折流板之间相重叠的面积为一个平面椭圆扇形折流板面积的20％。

本发明的一种双螺旋折流板换热器，具有如下优点：

1、与单螺旋折流板相比，改善三角区的漏流现象，提高传热效果。由于单螺旋折流板几何结构原因，流体在折流板的导流作用下，形成近似的螺旋流动，但部分流体不沿主流的运动方向，而是从中心三角区和外缘搭接区直接进入下一流道。本发明中，双螺旋折流板结构可以使中心三角区和外缘搭接区的漏流在进入下一流道后，受到另一组螺旋折流板的导流作用，从而使其随主流呈螺旋流动，从而明显改善水冷器的传热效果。

2、与弓形折流板型式相比，改善折流板背风侧的流动状态，减少流动死区和污垢沉积现象。本发明的双螺旋折流板结构可增强壳程流速，提高流体的湍流程度，使壳程流场分布更加合理；加速流体间的混合，基本消除折流板背风侧的流动死区，缓解污垢沉积。尤其适用于循环水冷却器，该类型的水冷器中，水中常含有一定杂质，弓形折流板结构易导致局部流速较低，从而引起粘泥沉积，而该双螺旋折流板结构，在降低壳程压降的同时，可减缓污垢沉积，保证设备长周期运行。

附图说明

图1是本发明一种双螺旋折流板换热器的内部结构示意图；

图2是数值模拟弓形折流板水冷器壳程冷却水中固体颗粒浓度的分布效果图；

图3是数值模拟双螺旋折流板换热器壳程冷却水中固体颗粒浓度的分布效果图。

图中

1：管板2：换热器壳体

3：平面椭圆扇形折流板4：换热管

5：拉杆和定距管6：中心假管

7：滑条

具体实施方式