專利名稱：一種定位格架支撐針翅管換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種管殼式換熱器。
背景技術(shù)：
管殼式換熱器廣泛應(yīng)用于動(dòng)力、機(jī)械、核能等領(lǐng)域，但目前大部分換熱器存在換熱效率低，體積和重量大的缺點(diǎn)，隨著能源的日趨緊張和節(jié)能技術(shù)的不斷發(fā)展，世界各國(guó)都在致力于提高這種換熱器的性能，對(duì)其進(jìn)行不斷的改進(jìn)。在電廠、船舶等動(dòng)力系統(tǒng)中，許多機(jī)械設(shè)備利用潤(rùn)滑油抑制各部件之間的磨損，同時(shí)對(duì)摩擦部件進(jìn)行冷卻，用以延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的壽命。但若潤(rùn)滑油溫度過高，就會(huì)導(dǎo)致其粘度下降，使?jié)櫥偷臐?rùn)滑性能和油膜承載能力下降，并且高溫下潤(rùn)滑油變質(zhì)較快，會(huì)大大縮短其使用壽命，所以要求潤(rùn)滑油的溫度值保持在一定范圍內(nèi)。由于潤(rùn)滑油自身粘度大的特點(diǎn)，目前使用較多的普通強(qiáng)化換熱元件和普通換熱器無法在傳熱系數(shù)和壓降兩個(gè)方面同時(shí)取得令人滿意的效果。針翅管是一種新型強(qiáng)化換熱元件，其針翅可以有效破壞高粘度液體流動(dòng)時(shí)在邊界形成的粘性底層，增強(qiáng)流體擾動(dòng)，使高粘度介質(zhì)在較低的雷諾數(shù)下達(dá)到過度流或者紊流狀態(tài)。名稱為“針翅管熱交換器”的專利文件(專利申請(qǐng)?zhí)?0220040.6)中，采用針翅管代替光管增強(qiáng)換熱，對(duì)空氣-水、空氣-氟利昂換熱有較好的強(qiáng)化傳熱效果。但是此種換熱器在應(yīng)用于潤(rùn)滑油等高粘度介質(zhì)時(shí)易存在旁流，限制了其換熱能力，并且針翅管之間沒有支撐，容易使換熱管產(chǎn)生振動(dòng)，縮短換熱器使用壽命；對(duì)于折流板換熱器(如專利申請(qǐng)?zhí)?200520093064. 7及200810052113. 0的專利文件中的技術(shù)方案)會(huì)產(chǎn)生較大的流動(dòng)死區(qū)，增加能量消耗；對(duì)于折流桿換熱器(如專利申請(qǐng)?zhí)?7209430及93M7942. 1的專利文件中的技術(shù)方案)，則對(duì)流體擾動(dòng)較小，傳熱系數(shù)不高，安裝比較麻煩，都不符合高效節(jié)能的要求。 因此，需要發(fā)明一種新型支撐結(jié)構(gòu)的高效換熱器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以減小流動(dòng)死區(qū)、增加傳熱系數(shù)、便于安裝的定位格架支撐針翅管換熱器。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的包括殼體、管束、上管箱、下管箱，管束位于殼體中，管束兩端安裝在上管板和下管板上，上管板安裝在殼體與上管箱之間，下管板安裝在殼體與下管箱之間，殼體上帶有殼程進(jìn)口與殼程出口，上管箱上帶有管程進(jìn)口，下管箱上帶有管程出口 ；所述管束由斷續(xù)式針翅管組成，在針翅管上無針翅區(qū)設(shè)置有定位格架。本發(fā)明還可以包括1、在管束的外圍設(shè)置圍板，圍板的內(nèi)緣與管束相切，圍板布置于上管與板定位格架、板定位格架與板定位格架、板定位格架與下管板之間，圍板端部與定位格架或上、下管板之間焊接。2、所述的管束為八邊形結(jié)構(gòu)，斷續(xù)式針翅管呈正方形排列。
3、所述的定位格架由若干連接件與支撐件構(gòu)成，連接件與支撐件之間焊接，連接件與斷續(xù)式針翅管的基管外壁相切，定位格架與殼體內(nèi)壁相切。4、所述支撐件前端呈錐形，后端呈四葉梅花柱形。本發(fā)明針對(duì)折流板換熱器流動(dòng)死區(qū)大、折流桿換熱器換熱效率低的問題，給出了一種定位格架支撐針翅管換熱器。該換熱器利用特殊定位格架對(duì)高效強(qiáng)化換熱管進(jìn)行支撐，可以達(dá)到減小流動(dòng)死區(qū)、增加傳熱系數(shù)、降低流動(dòng)阻力的目的。換熱管采用正方形布置，斷續(xù)式針翅管上的無針翅區(qū)設(shè)置定位格架，定位格架支撐件的四葉梅花柱端與針翅管基管尺寸相配合，支撐針翅管防止其震動(dòng)，定位格架的錐體端可以起到分流作用從而減小支撐件的局部阻力，且可以迫使流體對(duì)針翅進(jìn)行沖刷，提高換熱器的傳熱系數(shù)。定位格架外緣與殼體內(nèi)壁面相切。管束橫截面為八邊形結(jié)構(gòu)，外側(cè)加圍板防止殼側(cè)流體泄漏，最大限度地利用了換熱器的殼側(cè)空間，提高其單位體積的換熱量， 有效增強(qiáng)換熱器的換熱性能。與傳統(tǒng)的管殼式換熱器相比，本發(fā)明定位格架支撐針翅管換熱器具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果1、采用定位格架與管束相配合，省去了傳統(tǒng)的折流板或折流桿等管間支撐物，抑制管束振動(dòng)的同時(shí)還可以減小殼側(cè)流體的流動(dòng)死區(qū)，降低流動(dòng)阻力，使換熱器綜合效能得到提高。2、采用針翅管為強(qiáng)化換熱元件，針翅能有效地破壞流體的邊界層，增加流體的湍流度，大大增加了殼側(cè)流體的傳熱系數(shù)，且工作中管子不易結(jié)垢。3、定位格架支撐件的四葉梅花柱段對(duì)管束起支撐作用，圓錐段可以增加對(duì)流體的擾動(dòng)作用，其特殊的流線結(jié)構(gòu)可以有效地減小支撐件的局部阻力。4、管束外圍安裝圍板，有效解決了殼程流體旁流的問題，圍板分段與定位格架進(jìn)行焊接，解決了定位格架的支撐問題。5、定位格架外緣與殼體內(nèi)壁相切，其連接件與基管外壁相切，減少了殼側(cè)流體的泄漏，便于針翅管與管板之間的裝配，能提高換熱器的經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A-A斷面結(jié)構(gòu)圖；圖3是圖21處局部放大圖；圖4是定位格架剖面圖；圖5是圖4俯視圖。
具體實(shí)施例方式下面給出本發(fā)明的實(shí)施方案，并結(jié)合附圖加以說明。結(jié)合圖1，定位格架支撐針翅管換熱器的組成包括殼體4、安裝在殼體內(nèi)的管束5， 管束兩端安裝在上管板9和下管板12上，由定位格架11進(jìn)行支撐與定位，上管板安裝在殼體4與上管箱7之間，下管板安裝在殼體4與下管箱2之間，殼體上帶有殼程進(jìn)口 3與殼程出口 10，上管箱上帶有管程進(jìn)口 8，下管箱上帶有管程出口 1。同時(shí)結(jié)合圖2，所述的管束5
4由斷續(xù)式針翅管13正方形排列組成，管束橫截面呈八邊形結(jié)構(gòu)，在管束5的外圍設(shè)置圍板 6，圍板6的內(nèi)緣與管束相切，兩端焊接在管板和定位格架11上。同時(shí)結(jié)合圖3、圖4和圖 5，定位格架由支撐件14與連接件15經(jīng)焊接加工制成，在每4根斷續(xù)式針翅管之間的無針翅區(qū)布置一個(gè)支撐件。所述的針翅管呈正方形排列，在針翅管上無針翅區(qū)設(shè)置定位格架，定位格架支撐件與針翅管基管外壁相切，定位格架外緣與殼體內(nèi)壁相切，定位格架由若干連接件15與支撐件14焊接加工制成，支撐件14前端呈錐形，后端為四葉梅花柱形。為防止管束震動(dòng)，減小流動(dòng)死區(qū)，本發(fā)明中采用定位格架作為支撐針翅管的支撐結(jié)構(gòu)，定位格架由若干支撐件與連接件組成，支撐件前端為錐形結(jié)構(gòu)，可以減小支撐件局部阻力，同時(shí)對(duì)流體能起到一定的分配作用，迫使流體在針翅區(qū)流過，破壞流體邊界層，增加流體的湍流度，有效增加換熱器的殼側(cè)傳熱系數(shù)，支撐件后端為四葉梅花柱形結(jié)構(gòu)，四葉梅花柱的外緣與基管外壁之間相互支撐，尺寸依據(jù)四根針翅管基管間的空隙大小制定；連接件將支撐件連接成整體，便于整個(gè)格架的定位與安裝，連接件尺寸與針翅管基管外壁以及殼體內(nèi)壁相配合，減小殼側(cè)流通截面積，減少流體的泄漏流，增加流體流速。為防止殼側(cè)流體的旁路流，管束5外側(cè)由圍板6包圍，圍板6與定位格架11之間進(jìn)行焊接，圍板6的內(nèi)緣與管束5相切，定位格架11的外緣與殼體4的內(nèi)壁面相切，既有效解決了殼程流體旁流的問題，又解決了定位格架的支撐問題，同時(shí)可以防止殼側(cè)流體橫向沖刷對(duì)管束5造成震蕩損壞。為減小換熱器的流動(dòng)阻力，提高其換熱效率，定位格架支撐針翅管換熱器采用單流程逆向流動(dòng)布置。參考圖1所示，管程流體的流程是管程流體從管程進(jìn)口 8進(jìn)入，通過上管箱7和上管板9進(jìn)入到管束5內(nèi)，而后通過下管板12和下管箱2，由管程出口 1流出。 殼程流體的流程是殼程流體通過殼程入口 3進(jìn)入到殼體4內(nèi)，經(jīng)管束5換熱后由殼程出口 10流出。為使換熱器安裝簡(jiǎn)單易行，定位格架與針翅管以及殼體尺寸相配合，定位格架支撐針翅管換熱器的具體安裝實(shí)施過程如下根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸將定位格架相同層的支撐件與連接件焊接；在安裝時(shí)，先固定好最底層的定位格架，然后在其上面放置第一層針翅管，繼續(xù)放置第二層定位格架，安裝正確后將兩層定位格架點(diǎn)焊固定；如此依次安裝正確之后焊接整個(gè)定位格架，使之成為一體；安裝完成定位格架以后，在管束外圍安裝圍板，圍板內(nèi)緣緊貼管束，端部與定位格架進(jìn)行焊接；此后先安裝一側(cè)管板，待管束脹接固定好后，將圍板焊接在管板上，達(dá)到最終的固定目的；最后將安裝好的管束裝進(jìn)殼體，同樣的方法安裝另一側(cè)管板，待脹接、焊接等工序完成，安裝管箱、法蘭接管等部件，最終形成一種新型定位格架支撐針翅管換熱器。
權(quán)利要求
1.一種定位格架支撐針翅管換熱器，包括殼體、管束、上管箱、下管箱，管束位于殼體中，管束兩端安裝在上管板和下管板上，上管板安裝在殼體與上管箱之間，下管板安裝在殼體與下管箱之間，殼體上帶有殼程進(jìn)口與殼程出口，上管箱上帶有管程進(jìn)口，下管箱上帶有管程出口 ；其特征是所述管束由斷續(xù)式針翅管組成，在針翅管上無針翅區(qū)設(shè)置有定位格架。
2 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定位格架支撐針翅管換熱器，其特征是在管束的外圍設(shè)置圍板，圍板的內(nèi)緣與管束相切，圍板布置于上管與板定位格架、板定位格架與板定位格架、板定位格架與下管板之間，圍板端部與定位格架或上、下管板之間焊接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種定位格架支撐針翅管換熱器，其特征是所述的管束為八邊形結(jié)構(gòu)，斷續(xù)式針翅管呈正方形排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種定位格架支撐針翅管換熱器，其特征是所述的定位格架由若干連接件與支撐件構(gòu)成，連接件與支撐件之間焊接，連接件與斷續(xù)式針翅管的基管外壁相切，定位格架與殼體內(nèi)壁相切。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種定位格架支撐針翅管換熱器，其特征是所述的定位格架由若干連接件與支撐件構(gòu)成，連接件與支撐件之間焊接，連接件與斷續(xù)式針翅管的基管外壁相切，定位格架與殼體內(nèi)壁相切。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種定位格架支撐針翅管換熱器，其特征是所述支撐件前端呈錐形，后端呈四葉梅花柱形。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種定位格架支撐針翅管換熱器，其特征是所述支撐件前端呈錐形，后端呈四葉梅花柱形。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種定位格架支撐針翅管換熱器。包括殼體、管束、上管箱、下管箱，管束位于殼體中，管束兩端安裝在上管板和下管板上，上管板安裝在殼體與上管箱之間，下管板安裝在殼體與下管箱之間，殼體上帶有殼程進(jìn)口與殼程出口，上管箱上帶有管程進(jìn)口，下管箱上帶有管程出口；所述管束由斷續(xù)式針翅管組成，在針翅管上無針翅區(qū)設(shè)置有定位格架。本發(fā)明利用特殊定位格架對(duì)高效強(qiáng)化換熱管進(jìn)行支撐，可以達(dá)到減小流動(dòng)死區(qū)、增加傳熱系數(shù)、降低流動(dòng)阻力的目的。
文檔編號(hào)F28F9/013GK102230755SQ20111015065
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
發(fā)明者孫立成, 王佳卓, 石帥, 閻昌琪, 陳哲雨 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)