[发明专利]一种湍流管壳式换热器

说明书

本发明涉及一种高效湍流管壳式换热器，该换热器由壳体、封头、管板、管程/壳程进出口、换热管束和折流板等构成。其主要特征是在每根换热管内安装有螺旋缠绕钢线，螺旋缠绕钢线的外径约为换热管内径的2/5～3/5，直径为1～2mm。本发明可抑制换热管内流体产生层流，使流体发生湍流流动，从而增大冷热流体和换热管壁的对流传热系数α，进而提高换热效率；流体形成急剧的湍流，增强了对换热管内壁的冲刷，可以减少污垢的附着，延长换热器有效使用寿命，产生良好的节能与环保的经济效益。

技术领域

本发明属于节能与环保技术领域，具体涉及的是一种湍流传热的管壳式换热器。

背景技术

管壳式换热器是一种广泛应用于石油、化工、生物、制药等领域的热交换设备。现有工程实际和当前技术下管壳式换热器主要包括：壳体，带封头的管箱，管程和壳程介质进出口 ，管板和换热管管束及折流挡板。理论上，管壳式换热器的传热主要包括换热管内外壁之间的热传导和流体与换热管之间的对流传热。换热器在使用中，由于现场条件的空间和位置要求，往往需要限制换热器的体积和长度，因此只依靠增加换热管数量和长度来实现增大换热面积，提高换热效率的措施局限很大。但换热器又要保证工艺规定的传热要求，上述现状的管壳式换热器需要解决的问题是：在换热器结构和工质确定条件下，如何通过加快冷热流体与换热器管之间对流传热的速率来提高换热效率。

发明内容

本发明需要解决的问题是提供一种能实现加快冷热流体对流传热速率从而提高换热效率的高效湍流管壳式换热器。

一种湍流管壳式换热器，包括壳体和内置于壳体内的换热管束，本发明的换热管束中间设置有垂直于换热管束的折流板，本发明的壳体外侧壁上设有与换热管连通的管程进出口Ⅰ和管程进出口Ⅱ以及与壳体连通的壳程进出口Ⅰ和壳程进出口Ⅱ，本发明的壳体两端分别连接有管板和封头，其特征在于：本发明的换热管束由数根换热管平行排布组成，本发明的换热管的结构为：本发明的换热管进出口端固定设置十字支撑的薄钢环定位柱，在本发明的十字支撑的薄钢环定位柱中间间沿换热管轴线方向固定安装支撑钢线，本发明的支撑钢线上缠绕螺旋钢线形成金属螺旋钢圈。

进一步的，本发明金属螺旋钢圈每间隔4~6个螺距设置一个固定钢柱连接支撑钢线和金属螺旋钢圈。

进一步的，本发明的支撑钢线的直径为2～5mm。

进一步的，本发明的螺旋钢圈直径为1～2mm。

进一步的，本发明的金属螺旋钢圈外径大小为换热管内径大小的2/5～3/5。

本发明的有益效果

1.本发明的采用螺旋缠绕钢线扰乱了换热管内流体的流动，抑制了换热管内流体层流的发生，流体形成湍流，提高了对流传热系数α，进而提高换热效率。

2.本发明得换热管束得结构是由数根换热管平行排布组成，本发明的换热管的结构为：本发明的换热管进出口端固定设置十字支撑的薄钢环定位柱，在本发明的定位柱之间换热管轴线方向固定安装支撑钢线，本发明的支撑钢线上缠绕螺旋钢线形成金属螺旋钢圈使得流体在换热管内形成急剧的湍流，对换热管内壁的冲刷增强，这样可以减少污垢的附着，延长换热器的有效运行寿命。

附图说明

图1为本发明湍流管壳式换热器结构简图；

图2为本发明换热管的结构示意图；

图3本发明换热管的A向剖面视图。

1-管程进出口Ⅰ；2-管板；3-壳程进出口Ⅰ；4-壳体；5-封头；6-壳程进出口Ⅰ；7-折流板；8-换热管束；9-螺旋钢圈；10-管程进出口Ⅱ；11-十字支撑的薄钢环定位柱；12-固定钢柱；13-定位柱。

具体实施方式