异径孔折流板锥纹管换热器的制作方法

1.本实用新型涉及一种异径孔折流板锥纹管换热器，属于热交换领域。


背景技术：

2.管壳式换热器具有可靠性高、适应性、设计、制造和使用简单等优点，广泛的应用于石油化工、电力、环保等工业领域。管壳式换热器通常由管箱、管板、壳体、折流板、换热管、拉杆、定距管及工艺接管等组成。其中折流板除在卧式换热器壳体内支撑管束外，还起到使流体按特定的通道流动，提高壳程流体的流速、增加湍流程度、改善传热特性的作用。
3.根据换热器折流板的形状和使流体在换热器壳体中流动通道的形式，现有的换热器折流板有弓形折流板及螺旋折流板，普通的弓形折流板为平板式的，即圆形平板截成缺口弓形，垂直于换热器壳体和换热管轴线平行排放，使流体在壳体内沿轴线形成迂回流动，但是，这种平板式的弓形折流板引起壳程流体流动速度分布不尽合理，“死区”较大，有效流通面积较小，流动阻力大。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种异径孔折流板锥纹管换热器，减小了管束振动，减小了传热“死区”，提高了传热效率。
5.本实用新型所述的异径孔折流板锥纹管换热器，包括筒体，筒体一端设有固定管箱，筒体另一端设有浮头管箱，筒体内沿轴向布置有换热管，垂直于换热管布置有折流板，折流板上布置有开孔，换热管从开孔穿过，折流板上相邻开孔直径不同，相邻折流板上对应开孔直径不同；折流板外周留有缺口，相邻折流板缺口交错布置；换热管为锥纹管。
6.壳程流体由穿过管束的横流改变为由沿管束的纵流和穿过管束的横流所构成的混流，减缓了管子振动和磨损,减小传热“死区”；增加了有效流通面积，同时，采用锥纹管有效提高了传热效率。
7.所述的锥纹管包括连续布置若干段的波峰段和波谷段，波峰段和波谷段顺次连接，波峰段和波谷段之间设有波峰下游强化区，波峰段为向外突出的圆弧，波谷段为向内凹陷的圆弧。
8.所述的波峰段直径大于波谷段直径。
9.所述的开孔为圆形开孔。
10.所述的开孔沿直线或斜线布置。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
12.本实用新型通过设置带有缺口的异径孔折流板和锥纹管，壳程流体由穿过管束的横流改变为由沿管束的纵流和穿过管束的横流所构成的混流，减小了管束振动，减小了传热“死区”。同时，锥纹管的采用提高了换热器的传热效率。对于同样换热介质、同样规格和型式的换热器，管束振动下降30-60％，传热系数提高8-20％，同时保持了弓形折流板加工、安装方便，适宜标准化，成本低的优势。
附图说明
13.图1：本实用新型的一实施例的结构示意图，
14.图2：带缺口异径孔折流板管壳式浮头换热器中某一块折流板上大小不同的两种圆形管孔三角形排列的分布示意图
15.图3：带缺口异径孔折流板管壳式浮头换热器中相邻折流板上大小不同的两种圆形管孔三角形排列分布示意图
16.图4：带缺口异径孔折流板管壳式浮头换热器中某一块折流板上大小不同的两种圆形管孔正方形排列的分布示意图
17.图5：带缺口异径孔折流板管壳式浮头换热器中相邻折流板上大小不同的两种圆形管孔正方形排列分布示意图
18.图6：锥纹管
19.图7：图6中a处放大结构示意图。
20.图中：1、固定管箱；2、管程流体出口；3、固定管板；4、壳程流体进口；5、筒体；6、折流板一；7、折流板二；8、定距管；9、锥纹管；10、浮头管箱；11、浮头法兰；12、浮头管板；13、钩圈；14、壳程流体出口；15、挡管；16、拉杆；17、鞍座；18、管程流体进口；19、开孔；20、缺口；
21.91、换热管中心线；92、波峰段；93、波峰下游强化区；94、波谷段。
具体实施方式
22.实施例1
23.如图1～图6所示，本实用新型所述的异径孔折流板锥纹管换热器，包括筒体5，筒体5一端设有固定管箱1，筒体5另一端设有浮头管箱10，筒体5 内沿轴向布置有换热管，垂直于换热管布置有折流板，折流板上布置有开孔19，换热管从开孔19穿过，折流板上相邻开孔19直径不同，相邻折流板上对应开孔19直径不同；
24.折流板外周留有缺口20，相邻折流板缺口20交错布置；
25.换热管为锥纹管9。
26.锥纹管9包括连续布置若干段的波峰段92和波谷段94，波峰段92和波谷段94顺次连接，波峰段92和波谷段94之间设有波峰下游强化区93，波峰段92为向外突出的圆弧，波谷段94为向内凹陷的圆弧。波峰段92直径大于波谷段94直径。
27.锥纹管纵截面是对称于换热管中心线91两侧的波峰段、波峰下游强化区和波谷段，波峰段、波峰下游强化区和波谷段周期性圆滑连接而成。相邻波峰段中波峰之间的距离，或者，相邻波谷段的波谷之间的距离，称为波距。波峰下游强化区可以为波峰段与波谷段之间的连接切线。
28.开孔19为圆形开孔。
29.开孔19沿直线或斜线布置。折流板上大圆形管孔和小圆形管孔的分布可以是呈三角形的，例如图2、图3；折流板上大圆形管孔和小圆形管孔的分布可以是呈正方形的，如图4、图5。折流板小圆形管孔直径按换热器标准gb/t151 设计，大圆形管孔直径根据换热管直径不同而不同，可比小圆形管孔直径大 3-5mm。
30.开孔可以设置两种不同直径的圆形管孔，开孔也可以设置为多种不同直径的圆形管孔。小直径开孔对换热管束起到支撑作用；大直径开孔用于壳程流体流过。
31.筒体5安放在鞍座17上，筒体5两端分别开有壳程流体进口4和壳程流体出口14，筒体5一端通过法兰与固定管板3连接，固定管板外侧连接固定管箱1，固定管箱1上分别开有管程流体进口18和管程流体出口2，筒体5 另一端通过法兰与浮头管箱10连接，浮头管箱10内设有浮头管板12，浮头管板12由钩圈13和浮头法兰11与浮头盖板连接，筒体5中有换热管束、折流板一6和折流板二7，挡管15位于筒体5中心，折流板垂直于换热管束轴线，并由拉杆16和定距管8沿轴向平行均布固定，拉杆16固定在管板3上，折流板一6和折流板二7为带缺口异径孔的折流板，每块折流板上有大小不同的两种圆形管孔，任何一块折流板的大小圆形管孔分布和相邻折流板不同，换热管束和挡管15穿过折流板一6和折流板二7的开孔，折流板平行地固定于固定管板3和浮头管板12之间，折流板可以平行布置多组。
32.壳程流体从壳程流体进口流入后，一部分流体从第一块折流板上的大孔间隙穿过，大孔间隙即指大直径开孔，第一块折流板以壳程流体流动方向定义，另一部分流体横过管束，从折流板的缺口流过。壳程流体以同样的方式穿过其它折流板，与管程流体完成热量交换，最后从壳程流体出口管流出。
33.实施例具体参数如下：
34.1、工况：管程进口流量26.34m3/h，壳程进口流量45m3/h。
35.2、结构参数：筒体内径300mm，换热管规格φ25
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2.5，波峰圆弧半径 6mm，波谷圆弧半径5mm，波深2.5mm，波距20mm，根数32根，相邻两圆孔中心连线距离为32mm，双管程，穿过13个带缺口异径孔折流板，弓形折流板缺口高度60mm，开孔的小孔直径25mm，开孔的大孔直径29mm，折流板间距200mm，折流板厚度6mm，壳程内可以有导流筒。
36.3、技术效果：管程流体为水，进口温度30.53℃，换热后管程水温度上升到45.32℃，壳程流体为水，进口温度70.52℃，换热后壳程水温度下降到 61.76℃。总传热系数：k＝2220.2w/m2·
k，与直管换热器相比，总传热系数增加了17.73％。同时，换热管束振动下降了30-60％。
37.本实用新型中对结构的方向以及相对位置关系的描述，如前后左右上下的描述，不构成对本实用新型的限制，仅为描述方便。