专利名称：交叉椭形截面管换热器的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种高效管壳式换热器。
近年来各种新型高效换热器的开发和应用得到广泛的重视和发展，如螺旋槽折流杆换热器和波纹管换热器等已逐渐在工程应用中占有一定的市场份额，但它们均不同程度存在某些不足，难以广泛地推广。如折流杆换热器一般只适用于大流量的场合，壳程物流流速对壳程给热系数有较大影响，不适宜于壳程物流为中小流量场合下使用；波纹管、波节管换热器一般采用薄壁换热元件，由于振动碰撞等原因，使换热管易于破裂，降低了使用安全性，其承压也较低，目前只应用于低温低压的水-水和水-汽的换热；管内插弹簧或扭曲带换热器易于堵塞，压力降过大等。因此使用最为广泛的还是传统的管壳式换热器。
本实用新型的目的是提供一种利用“入口段效应”和涡流强化传热的一种新型结构的纵流高效换热器，它具有强化传热效果好、流阻小、承压高、管束振动小、使用寿命长、安全性好和互换性强等特点。
本实用新型的目的是这样实现的在利用传统管壳式换热器的基本结构基础上，采用“交叉椭形截面换热管”(ZL00136122.8)作为换热元件，采用几种特殊结构的档流支承组件支承和固定换热管。交叉椭形截面管换热器是由交叉椭形截面换热管和档流支承组件以及管板、壳体等其它常规管壳式换热器零部件组成，其特征在于使用交叉椭形截面管作为换热管，其换热管的椭形截面的长轴径小于或等于管束中换热管排列的公称管中心距；使用圈型、栅格折流杆型、网格折流杆型和异型孔板型等结构形式的档流支承组件，支承和固定管束中的椭形截面换热管以及防止壳程物流短路，壳程物流在档流支承组件的作用下在管束中主要作纵向流动。由于交叉椭形截面换热管是由多个轴线相互交叉的椭形截面管段和两端圆形截面管段及其过渡段组成，其管壁在过渡段处沿管轴线方向出现周期性的过渡台阶，使管内流体在从一椭形截面管段进入另一交叉的椭形截面管段时，在椭形截面的大曲率半径壁面处出现进口段效应(流体流速接近主流速度)，而在椭形截面的小曲率半径壁面处出现涡流，从而使其管内强化传热作用十分显著。由于各交叉椭形截面管段的管内截面面积几乎相等，且过渡段的流通截面积与换热主体——椭形截面管段的流通截面积相差不大，因而其流阻较小。对于壳程流体(纵流)，主要是交叉的椭形截面管段的分段所产生的相当于管内流的“入口段效应”和管壁的接触或接近处所产生的尾流(产生涡流)以及档流支承组件的共同作用，物流周期性地分离与混合使管外流体与壁面的换热得以较好地强化而流阻相对增加不大。这种结构使管程物流和壳程物流均产生以“入口段效应”和涡流为主要特征的复杂的流动，从而较大程度地强化了传热过程。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点(1)强化传热效果好，流阻较小。交叉椭形截面管换热器与普通管壳式换热器相比，对于层流流动一般可提高传热系数2倍甚至更多，对于湍流流动一般可提高传热系数30％以上，其相应流阻的增加率与换热增强率相当，从而具有十分重要的工程实际应用价值。
(2)结构简单，易于推广应用。本实用新型采用交叉椭形截面换热管和几种档流支承组件，其余均采用传统的管壳式换热器的基本结构形式，结构简单易于实现，适合于各种压力级别和不同温度条件的管壳式换热器的全部结构形式，包括GB151《钢制管壳式换热器》中所述的几种结构形式，如浮头式、U型管式和固定管板式等结构形式的管壳式换热器，而且交叉椭形截面管换热器的管束与常规管壳式换热器的管束具有互换性，因而可广泛应用或替代传统换热器，易于推广，成本较低，特别是在石化装置的改扩建中更具有广阔的前景。
(3)使用寿命长。由于交叉椭形截面管换热器壳程物流基本上为纵向流动，明显地减少了管束的振动，大大降低了由于管束的振动而造成换热管破裂等失效的可能性；同时也有效地消除了壳程物流横向流动的“死区”，降低了积垢速率，从而延长了换热器的使用寿命。
(4)管束外侧易于清洗，管束中换热管在一定条件下可广泛采用正三角形排列，提高换热设备单位体积/重量的换热量。由于采用了交叉椭形截面换热管，使管束中管排间形成周期性的局部较大空隙，便于管束外侧的清洗，因而对于一些管束外侧需要定期清洗的换热器，其管束中的换热管可广泛采用正三角形排列替代正方形排列，在相同壳程直径条件下可提高传热面积20％左右，从而可进一步提高换热设备单位体积/重量的换热量。
本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出。
图1是一种浮头式交叉椭形截面管换热器结构实施图例，包括交叉椭形截面换热管(1)和圈型档流支承组件(2)以及壳体、管板等其它常规换热器零部件。图2是该实施图例的M剖面视图；图3是该实施图例的N剖面视图。图中A和B分别为换热管椭形截面的公称长轴径和短径，a为管束中换热管排列的公称管孔中心距。
在该实施图例中，换热管选用相同椭形截面参数公称长轴径A和短轴径B的十字交叉椭形截面换热管按正方形紧凑型排列，即管束的换热管在各椭形截面管段的长轴径处相互接触。而档流支承组件则通过其内圈周边与换热管在椭形截面的长轴径处相互接触，起到支承换热管和限制换热管的自由度的作用。相邻两档流支承组件应限制管束中换热管的不同方向的自由度。图1的实施例为浮头式基本结构形式，也可实现U型管式、固定管板式基本结构形式。图1的实施例为两管程单壳程结构，也可实现多管程多壳程结构。该实施例为换热管按正方形排列，也可实现换热管按三角形排列。该实施例为十字交叉椭形截面换热管，也可实现60°交叉椭形截面换热管或其它交叉角的椭形截面换热管，推荐在换热管按正方形排列时选用公称交叉角为90°的交叉椭形截面换热管及在换热管按正三角形排列时选用公称交叉角为60°的交叉椭形截面换热管。该实施例为换热管紧凑型排列，也可实现换热管非紧凑型排列。在非紧凑型排列时，当管间间隙大于一定数值时应采取在管外间隔一定距离缠绕金属丝、套短管或将换热管局部压扁等措施使换热管相互支撑。
图4、图5、图6和图7是几种典型档流支承组件的结构实施图例。
图4为圈型档流支承组件的结构实施图例。圈型档流支承组件由档流支承圈形板(3)和筒形圈形板(4)等组成，其筒形圈形板的作用是防止档流支承圈形板在管束抽装过程中变形和在壳程物流冲刷下变形或振动、以及捆扎换热管束，在某些场合下可以不设置筒形圈形板。圈型档流支承组件适合于管束中换热管按正方形和正三角形排列。档流支承圈形板(3)可通过其内圈周边与交叉椭形截面换热管在椭形截面的长轴径处相互接触，起到支承换热管和限制换热管的自由度的作用。在筒形圈形板(4)起捆扎换热管束的作用时，档流支承圈形板(3)可为圆圈形或其它结构，起支承换热管束和档流作用。图中A和B分别为换热管椭形截面的公称长轴径和短径，a为管束中换热管排列的公称管孔中心距。由于换热管存在弯曲及管板管孔中心距存在制造误差，设计时应使A＜a即管间存在一定间隙。当管间间隙大于一定数值时应采取在管外间隔一定距离缠绕金属丝、套短管或将换热管局部压扁等措施使换热管相互支撑。
图5为栅格折流杆型档流支承组件的结构实施图例。栅格折流杆型档流支承组件由档流支承圈形板(5)、折流杆/板条(6)和拉杆套(7)等组成，可根据不同的需要进行取舍。栅格折流杆型档流支承组件适合于管束中换热管正方形排列和正三角形排列。折流杆/板条的直径或厚度δ≤a-B。栅格折流杆型档流支承组件对管束的换热管的支承原理与已公开的折流杆换热器的折流杆的支承原理相类似。加强圈的作用是防止档流支承板在管束抽装过程中变形和在壳程物流冲刷下变形或振动、以及捆扎换热管束等。图中A和B分别为换热管椭形截面的公称长轴径和短径，a为管束中换热管排列的公称管孔中心距，δ为折流杆/板条的直径或厚度。实施图例中为连续布折流杆/板条，也可实现间隔布折流杆/板条。
图6为网格折流杆型档流支承组件的结构实施图例。网格折流杆型档流支承组件由档流支承圈形板(8)、折流杆/板条(9)和拉杆套(10)等组成，可根据不同的需要进行取舍。网格折流杆型档流支承组件适合于管束中换热管正方形排列。折流杆/板条的直径或厚度的选择应确保换热管能穿过档流支承组件的网格孔，一般δ≤0.8(a-D)，D为换热管轧制基管的外径。加强圈的作用是防止档流支承板在管束抽装过程中变形和在壳程物流冲刷下变形或振动、以及捆扎换热管束等。图中A和B分别为换热管椭形截面的公称长轴径和短径，a为管束中换热管排列的公称管孔中心距，δ为折流杆/板条的直径或厚度。
图7为异型孔板型档流支承组件的结构实施图例。异型孔板型档流支承组件管孔的形状为非圆形，如方形、矩形等，其大小应确保换热管能穿过。图中A和B分别为换热管椭形截面的公称长轴径和短径，a为管束中换热管排列的公称管孔中心距。
以上的实施例及其
，本实用新型由交叉椭形截面换热管和几种特殊结构的档流支承组件以及其它常规管壳式换热器零部件(如管箱、管板、壳体等)组成。
交叉椭形截面管换热器使用的交叉椭形截面换热管可以为光滑壁面、螺纹和螺旋槽等低肋壁面，以及凹凸管壁面或/和涂层壁面。换热管的椭形截面的公称长轴径A小于或等于管束换热管排列的管孔公称中心距a。换热管推荐选用等节距和相同椭形截面参数长轴径A和短轴径B，这样有利于简化换热器的制造。与管板连接的换热管的端部圆形光滑直段长度应大于管板厚度的两倍以上，这样既有利于换热器制造过程中的穿管，同时也有利于壳程物流在出入口处流向的改变。
档流支承组件以能够支承和固定管束中的椭形截面换热管以及防止壳程物流在管束与壳体之间的空隙处短路为主要特点，壳程物流在档流支承组件的作用下在管束中主要作纵向流动。档流支承组件还具有调节壳程物流流速和改变壳程物流流场的作用，档流支承组件的选择应根据工程实际和管束中物流流速要求确定。管束中档流支承组件的间距的设置应使相邻两档流支承组件限制管束中换热管的不同方向的自由度，起到支承和固定管束中的换热管的作用。档流支承组件有圈型、栅格折流杆型、网格折流杆型和异型孔板型等结构形式。就制造方便经济而言，应首选圈型、栅格折流杆型和网格折流杆型档流支承组件。
管束中的换热管可以是管束中同一横截面椭形截面的有序排列，也可以是无序排列，推荐选用有序排列方式。
交叉椭形截面管换热器采用传统管壳式换热器的基本结构，简化了换热器的结构设计及设备制造，有利于替代传统管壳式折流板换热器。交叉椭形截面管换热器适合于各种压力级别和不同温度条件的管壳式换热器的全部结构形式，包括GB151《钢制管壳式换热器》中所述的几种结构形式，如浮头式、U型管式和固定管板式等，以及不同结构形式的各种管程数和壳程数。
权利要求1.交叉椭形截面管换热器，由交叉椭形截面换热管(1)和档流支承组件(2)以及管板、壳体等其它常规管壳式换热器零部件组成，其特征在于使用交叉椭形截面管作为换热元件，且换热管的椭形截面的长轴径小于或等于管束中换热管排列的公称管中心距；使用圈型、栅格折流杆型、网格折流杆型和异型孔板型等结构形式的档流支承组件，支承和固定管束中的交叉椭形截面换热管。
2.根据权利要求1所述交叉椭形截面管换热器，其特征在于交叉椭形截面管换热器使用的交叉椭形截面换热管可以为光滑管壁面、螺纹和螺旋槽等低肋管壁面，以及凹凸管壁面或/和涂层管壁面；换热管椭形截面的长轴径小于或等于管束中换热管排列的公称管中心距，且优先选用等节距和相同椭形截面参数长轴径A和短轴径B。
3.根据权利要求1所述交叉椭形截面管换热器，其特征在于档流支承组件有圈型、栅格折流杆型、网格折流杆型和异型孔板型等结构形式，优先选用圈型、栅格折流杆型和网格折流杆型档流支承组件。
专利摘要交叉椭形截面管换热器,由交叉椭形截面换热管(1)和档流支承组件(2)以及管板、壳体等其它常规管壳式换热器零部件组成,是一种利用“入口段效应”和涡流强化传热的新型结构的纵流高效换热器。其优点强化传热效果好,流阻小,承压高,管束振动小,使用寿命长,结构简单,应用广泛。
文档编号F28F13/00GK2458587SQ00268640
公开日2001年11月7日 申请日期2000年12月31日 优先权日2000年12月31日
发明者孟继安 申请人:孟继安