專(zhuān)利名稱(chēng):一種余熱回收用螺旋折流板支撐雙面強(qiáng)化管管束換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型專(zhuān)利涉及換熱器領(lǐng)域,特別是涉及一種余熱回收用螺旋折流板支撐雙 面強(qiáng)化管管束換熱器。
背景技術(shù):
余熱是在某一熱工藝過(guò)程中,在能源利用設(shè)備中沒(méi)有被利用的,多余、廢棄的能 源。主要包括高溫廢氣余熱、冷卻介質(zhì)余熱、廢汽廢水余熱、高溫產(chǎn)品和爐渣余熱、化學(xué)反應(yīng) 余熱、可燃廢氣廢液和廢料余熱以及高壓流體余熱等七種。各行業(yè)的余熱總資源約占其燃 料消耗總量的17% 67%,其中60%的余熱資源可回收利用。隨著節(jié)能的迫切需求及企業(yè) 自身降低成本和提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的需要,余熱回收利用日益受到重視。目前,化工、鋼鐵、陶 瓷、建材等重點(diǎn)耗能領(lǐng)域中,100°C以上的中、高溫余熱回收技術(shù)已經(jīng)比較成熟,但100°C以 下低溫余熱的回收利用還沒(méi)引起足夠重視。如鋼鐵企業(yè),50%以上的高溫余熱和40%以上 的中溫余熱已回收利用,但對(duì)于100°C以下的低溫余熱,回收利用率不到1%。低溫余熱在 其它工業(yè)及民用領(lǐng)域也經(jīng)常遇到,主要是工藝廢水或設(shè)備的冷卻水。此外,造紙、食品等行 業(yè),也有大量低溫余熱需要進(jìn)行回收利用。對(duì)100°C以下的低溫余熱進(jìn)行回收,其技術(shù)關(guān)鍵就是高效換熱器。由于熱源溫度 低,要求換熱器能在低溫差下?lián)Q熱,且換熱溫差越低,余熱回收效果越好,節(jié)能潛力也越大。 目前,國(guó)內(nèi)廣泛使用傳統(tǒng)的弓型隔板支撐光滑管的余熱回收換熱器,這種換熱器存在以下 缺點(diǎn)1.管間流體在折流板間往返折流沖刷管束,在此過(guò)程中折流造成的流體形體阻力 大、壓降高,容易引起管束的振動(dòng)破壞;2.弓型隔板存在流動(dòng)死區(qū),介質(zhì)易結(jié)垢,從而影響換熱器的性能和使用壽命;3.采用光滑管進(jìn)行換熱,傳熱溫差較大,要實(shí)現(xiàn)低溫差換熱,則需要很大的換熱面 積,因此會(huì)導(dǎo)致成本的增加。采用螺旋殼程結(jié)構(gòu)的換熱器,具有流體流動(dòng)均勻、沒(méi)有死區(qū),壓降低且不易引起管 束振動(dòng)的優(yōu)點(diǎn);而采用螺旋折流板作為管間支撐結(jié)構(gòu)的換熱器能克服弓型折流板換熱器的 固有缺點(diǎn);將螺旋折流板與雙面強(qiáng)化管進(jìn)行搭配,可進(jìn)一步提高換熱器的傳熱性能,從而實(shí) 現(xiàn)低溫差傳熱。因此,螺旋折流板雙面強(qiáng)化管高效換熱器特別適合低溫余熱的回收利用。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有折流板換熱器的缺點(diǎn),提供一種螺旋折流板支撐 雙面強(qiáng)化管管束換熱器,該換熱器具有流體流動(dòng)均勻、壓降低、沒(méi)有死區(qū)、不易結(jié)垢、傳熱系 數(shù)高、流阻低,抗介質(zhì)腐蝕能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種余熱回收用螺旋折流板支撐雙面強(qiáng)化管管束換熱器,包括封頭1、殼體3、螺 旋折流板4、傳熱管5、定距管6、管板8,在管板8之間設(shè)有螺旋折流板4、傳熱管5及定距管6,螺旋折流板4由定距管6固定;所述傳熱管5為雙面強(qiáng)化管;定距管6和傳熱管5穿 過(guò)螺旋折流板4,采用螺旋折流板4進(jìn)行支撐,并兩端分別與管板8相連接;在封頭1上設(shè) 有工藝熱水的出口 9和工藝?yán)渌倪M(jìn)口 10,在殼體3上設(shè)有高溫余熱廢水的進(jìn)口 2和換熱 后低溫余熱廢水的出口 7。本實(shí)用新型所述雙面強(qiáng)化管為管壁外表面上設(shè)有三維翅片,管壁內(nèi)表面上設(shè)有三 維凸肋的傳熱管。本實(shí)用新型所述傳熱管5所用的金屬可以是碳鋼、不銹鋼、有色金屬和合金。本實(shí)用新型所述傳熱管5按三角形布管、轉(zhuǎn)角三角形布管、正方形布管、轉(zhuǎn)角正方 形布管或同心圓布管構(gòu)成管束。本實(shí)用新型所述螺旋折流板是由與換熱器中心軸線(xiàn)傾斜的四分之一橢圓板,沿管 束徑向每一圓周用四塊橢圓折流板交叉排列并拼接成螺旋狀,各相鄰折流板周邊呈連續(xù)螺 旋線(xiàn);或是為整體連續(xù)的螺旋結(jié)構(gòu),且管束的中心設(shè)有中心管。本實(shí)用新型所述換熱器為固定管板式、浮頭式或U型管式之一。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下有益效果1.螺旋折流板使得流體在殼程流動(dòng)均勻,呈連續(xù)平穩(wěn)的螺旋塞狀流,流體的流動(dòng) 反混少,不存在流動(dòng)死區(qū),因此余熱介質(zhì)不易在殼程結(jié)垢;2.流體的旁路流和泄漏流影響小,壓降低,故余熱介質(zhì)在流動(dòng)過(guò)程中對(duì)管束的振 動(dòng)破壞小;3.采用雙面強(qiáng)化管作為傳熱管型,其外表面的三維翅片能增大換熱面積,并促進(jìn) 余熱廢水在管外流動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生強(qiáng)烈湍動(dòng),促進(jìn)邊界層的擾動(dòng)和分離,從而提高管外的對(duì) 流傳熱系數(shù);其內(nèi)表面的三維凸肋,也能促進(jìn)工藝水在管內(nèi)流動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生強(qiáng)烈湍動(dòng),并促進(jìn) 邊界層的擾動(dòng)和分離,從而提高管內(nèi)的對(duì)流傳熱系數(shù);由于管內(nèi)、外的傳熱系數(shù)都得到提 高,因此換熱器具有很高的傳熱系數(shù),從而實(shí)現(xiàn)低溫差傳熱;4.結(jié)合螺旋折流板和雙面強(qiáng)化管的優(yōu)點(diǎn),傳熱系數(shù)高、性能穩(wěn)定、壓降低,不易結(jié) 垢,特別適合在余熱回收利用領(lǐng)域中的應(yīng)用。
圖1為本實(shí)用新型的螺旋折流板支撐雙面強(qiáng)化管管束換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為四分之一橢圓板拼接成螺旋折流板管束的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為設(shè)有中心管的整體螺旋折流板管束的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為雙面強(qiáng)化管的結(jié)構(gòu)示意圖,管壁外表面上設(shè)有三維翅片。圖5為雙面強(qiáng)化管的內(nèi)表面剖面圖,管壁內(nèi)表面上設(shè)有三維凸肋。圖6為傳熱管的正三角形布管圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述,但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。如附圖1所示本實(shí)用新型的余熱回收用螺旋折流板支撐雙面強(qiáng)化管管束換熱 器,包括封頭1、殼體3、螺旋折流板4、傳熱管5、定距管6、管板8,在管板8之間設(shè)有螺旋折 流板4、傳熱管5及定距管6,螺旋折流板4由定距管6固定;所述傳熱管5為雙面強(qiáng)化管;定距管6和傳熱管5穿過(guò)螺旋折流板4,采用螺旋折流板4進(jìn)行支撐,并兩端分別與管板8 相連接;在封頭1上設(shè)有工藝熱水的出口 9和工藝?yán)渌倪M(jìn)口 10,在殼體3上設(shè)有高溫余 熱廢水的進(jìn)口 2和換熱后低溫余熱廢水的出口 7。圖1所示為固定管板式換熱器。如附圖2、3所示螺旋折流板4是由與換熱器中心軸線(xiàn)傾斜的四分之一橢圓板 32,沿管束徑向每一圓周用四塊橢圓折流板交叉排列并拼接成螺旋狀,各相鄰折流板周邊 呈連續(xù)螺旋線(xiàn);或是為整體連續(xù)的螺旋結(jié)構(gòu),且管束的中心設(shè)有中心管22。如附圖4、5所示傳熱管5為雙面強(qiáng)化管,雙面強(qiáng)化管的管壁外表面上設(shè)有三維翅 片,管壁內(nèi)表面上設(shè)有三維凸肋;所述三維翅片的結(jié)構(gòu)參數(shù)翅片高0. 8 2. 0mm,沿管周向的翅片距1. 0 1. 5mm, 沿管徑向的翅片間隙1.2 1.5mm;所述三維凸肋的結(jié)構(gòu)參數(shù)沿管徑向的肋高0.6 1. 2mm,沿管周向的肋寬1.5 2. 5mm,沿管軸向的肋長(zhǎng)0. 8 1. 2mm ;所用材料為碳鋼、不銹鋼、有色金屬或合金。如附圖6所示傳熱管5可以按正三角形布管。
權(quán)利要求1.一種余熱回收用螺旋折流板支撐雙面強(qiáng)化管管束換熱器,包括封頭(1)、殼體(3)、 螺旋折流板G)、傳熱管(5)、定距管(6)、管板(8),其特征在于,在管板(8)之間設(shè)有螺旋 折流板G)、傳熱管(5)及定距管(6),螺旋折流板(4)由定距管(6)固定;所述傳熱管(5) 為雙面強(qiáng)化管;定距管(6)和傳熱管( 穿過(guò)螺旋折流板G),采用螺旋折流板(4)進(jìn)行支 撐,并兩端分別與管板(8)相連接;在封頭(1)上設(shè)有工藝熱水的出口(9)和工藝?yán)渌倪M(jìn) 口(10),在殼體(3)上設(shè)有高溫余熱廢水的進(jìn)口(2)和換熱后低溫余熱廢水的出口(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的余熱回收用螺旋折流板支撐雙面強(qiáng)化管管束換熱器,其特征 在于,所述雙面強(qiáng)化管為管壁外表面上設(shè)有三維翅片,管壁內(nèi)表面上設(shè)有三維凸肋的傳熱 管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的余熱回收用螺旋折流板支撐雙面強(qiáng)化管管束換熱器,其特征 在于,所述傳熱管(5)的材料為碳鋼、不銹鋼、有色金屬或合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的余熱回收用螺旋折流板支撐雙面強(qiáng)化管管束換熱器,其特征 在于,所述傳熱管( 按三角形布管、轉(zhuǎn)角三角形布管、正方形布管、轉(zhuǎn)角正方形布管或同 心圓布管組成管束。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的余熱回收用螺旋折流板支撐雙面強(qiáng)化管管束換熱器,其特征 在于,所述螺旋折流板是由與換熱器中心軸線(xiàn)傾斜的四分之一橢圓板,沿管束徑向每一圓 周用四塊橢圓折流板交叉排列并拼接成螺旋狀,各相鄰折流板周邊呈連續(xù)螺旋線(xiàn);或是為 整體連續(xù)的螺旋結(jié)構(gòu),且管束的中心設(shè)有中心管。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種余熱回收用螺旋折流板支撐雙面強(qiáng)化管管束換熱器,包括封頭、殼體、螺旋折流板、傳熱管、定距管、管板,在管板之間設(shè)有螺旋折流板、傳熱管及定距管,螺旋折流板由定距管固定;所述傳熱管為雙面強(qiáng)化管,管壁外表面上設(shè)有三維翅片,管壁內(nèi)表面上設(shè)有三維凸肋;定距管和傳熱管穿過(guò)螺旋折流板,采用螺旋折流板進(jìn)行支撐,并兩端分別與管板相連接;在封頭上設(shè)有工藝熱水的出口和工藝?yán)渌倪M(jìn)口,在殼體上設(shè)有高溫余熱廢水的進(jìn)口和換熱后低溫余熱廢水的出口。本實(shí)用新型的換熱器具有流體流動(dòng)均勻、壓降低、沒(méi)有死區(qū)、不易結(jié)垢、傳熱系數(shù)高、流阻低,能實(shí)現(xiàn)余熱的高效回收利用。
文檔編號(hào)F28F13/12GK201852495SQ201020587840
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者張正國(guó), 陸應(yīng)生, 高學(xué)農(nóng) 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)