殼程插入件式管殼換熱器制造技術

本發明專利技術公開了一種殼程插入件式管殼換熱器，包括兩個管程封頭和一個殼程體，所述兩個管程封頭分設于殼程體兩端，所述兩個管程封頭通過穿設于殼程體內的多件換熱管連通，所述多件換熱管之間設置有可與相鄰的換熱管接觸、并可沿換熱管軸向運動的插入件。該殼程插入件式管殼換熱器具有結構簡單穩定、可自動除去換熱管外壁的結垢、增強換熱效果、強化換熱性能的優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及管殼換熱器，尤其涉及殼程插入件式管殼換熱器。
技術介紹
管殼式換熱器作為一種重要的過程裝備，廣泛應用于石油、化工、冶金、能源、輕工等領域。在對國外市場的調查中表明，雖然其他種類換熱器競爭力在上升，但是管殼式換熱器仍占有主導地位。考慮到其在過程工業中的重要地位，廣大科研工作者和工程設計人員對其開展了廣泛而深入的研究，以期提高其性能及穩定性。然而污垢總是逐漸的覆蓋管殼式換熱器的換熱表面，使得傳熱效率下降，流通面積減小并流動阻力增加，造成資源能源浪費，甚至產生垢下腐蝕而導致整個設備失效損壞。這些都是工業領域節能降耗中普遍存在的頑癥，也是熱能傳遞與轉化領域的研究課題。為解決上述問題，專家學者在提高該類換熱器性能方面展開了研究，主要是提高傳熱系數，以強化管殼式換熱器的傳熱性能。傳熱系數的大小主要取決于換熱器中兩種流體傳熱系數、污垢層的熱阻和換熱管管壁的熱阻等。現有強化措施主要通過在管內外添加物來實現，管內添加物有紐帶、錯開紐帶、螺旋片、螺旋線、片條、斜環片、靜態混合器和球形體等；管外的強化措施有添加不同的管束支撐結構如板式支撐、桿式支撐、空心環支撐和管子自支撐等幾種形式。傳熱管外表面形狀的改變主要是在其外表面加工出溝槽和翅片，外表面有溝槽的傳熱管包括螺旋管、橫紋管和波紋管等。上述的方法短時間內可以起到強化傳熱的作用，但是有些插件的制作費用高，無形中增加了換熱器的成本，有些起到的作用只是在換熱管外壁沒有結垢的時候，當外壁結垢時，換熱效果就會受到很大的影響。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種結構簡單穩定、可自動除去換熱管外壁的結垢、增強換熱效果、強化換熱性能的殼程插入件式管殼換熱器。為解決上述技術問題，本專利技術采用以下技術方案一種殼程插入件式管殼換熱器，包括兩個管程封頭和一個殼程體，所述兩個管程封頭分設于殼程體兩端，所述兩個管程封頭通過穿設于殼程體內的多件換熱管連通，所述多件換熱管之間設置有可與相鄰的換熱管接觸、并可沿換熱管軸向運動的插入件。所述插入件為螺旋彈簧。所述殼程體內設有支撐板和殼程分程板，所述換熱管中部支撐于所述支撐板上， 所述殼程分程板將殼程體內腔分隔成“之”字形殼程通路。所述兩個管程封頭內均設有管程分程板，所述管程分程板將管程分隔成與“之”字形殼程通路相配合的“之”字形管程通路。所述殼程體上設有殼程流體入口和殼程流體出口，一個管程封頭上設有管程進料口和管程出料口。與現有技術相比，本專利技術的優點在于本專利技術的殼程插入件式管殼換熱器，在換熱管之間設置有插入件，該插入件可與相鄰的換熱管接觸，對換熱管形成一定的支撐，使換熱器結構更加穩定，并可減少專用于支撐換熱管的構件，降低換熱器的生產成本；通過設置該插入件可改變流體在換熱管間流動的方向，對換熱管外壁沖刷并形成湍流，從而減薄邊界層厚度，增強換熱效果；流體對換熱管外壁的沖刷有效的降低了換熱管外壁的結垢速度，從而增大了傳熱系數，強化了傳熱性能，延長了換熱器的使用壽命；同時，該插入件還可沿換熱管軸向運動，在運動過程中與換熱管外壁產生摩擦，從而有效的預防管外壁結垢，并可以及時除去換熱管外壁的結垢，起到強化換熱性能的作用。本專利技術的插入件為螺旋彈簧，螺旋彈簧的直徑可根據換熱管的間距確定，當螺旋彈簧放入時恰好與換熱管外壁接觸，當流體在換熱管間流動時，一部分流體會沿螺旋彈簧的螺旋方向流動，對換熱管外壁形成均勻的沖刷，具有最佳沖刷效果，同時流體的流動會對螺旋彈簧產生軸向作用力，使螺旋彈簧產生軸向移動，當螺旋彈簧的軸向移動受阻時會通過壓縮變形產生反作用力，并產生反向的軸向移動，這樣螺旋彈簧在流體作用力和自身反作用力的作用下，可實現在換熱管間做往復運動，有效的預防管外壁結垢，并可有效的除去換熱管外壁的結垢，起到強化換熱性能的作用。本專利技術的殼程插入件式管殼換熱器，結構簡單，應用范圍廣，具有很高的經濟適用性和推廣價值。附圖說明圖1是本專利技術的主視圖； 圖2是本專利技術的主剖視圖3是圖2的C 一 C剖視圖(省略支撐腳)。圖中各標號表示1、管程封頭；2、殼程體；3、換熱管；4、插入件；5、支撐板；6、殼程分程板；7、管程分程板；11、管程進料口 ；12、管程出料口 ；21、殼程流體入口 ；22、殼程流體出口。具體實施例方式圖1和圖3示出了本專利技術的一種殼程插入件式管殼換熱器實施例，該換熱器包括兩個管程封頭1和一個殼程體2，殼程體2通過支撐腳支撐，兩個管程封頭1分設于殼程體 2兩端，兩個管程封頭1通過穿設于殼程體2內的多件換熱管3連通，多件換熱管3之間設置有可與相鄰的換熱管3接觸、并可沿換熱管3軸向運動的插入件4，該插入件4可對換熱管3形成一定的支撐，使換熱器結構更加穩定，并可減少專用于支撐換熱管3的構件，降低換熱器的生產成本。流體進入殼程時，起初階段換熱管3外壁的流動邊界層很薄，這時的傳熱系數大，換熱效果好，但是隨著流體的流入，流體流動趨于穩定，流動邊界層變厚，通過設置該插入件4可改變流體在換熱管3間流動的方向，對換熱管3外壁沖刷并形成湍流，從而減薄邊界層厚度，增強換熱效果；流體對換熱管3外壁的沖刷有效的降低了換熱管3外壁的結垢速度，從而增大了傳熱系數，強化了傳熱性能，延長了換熱器的使用壽命；同時，該插入件4還可沿換熱管3軸向運動，在運動過程中與換熱管3外壁產生摩擦，從而有效的預防管外壁結垢，并可以及時除去換熱管3外壁的結垢，起到強化換熱性能的作用。本實施例中，插入件4為螺旋彈簧，螺旋彈簧的直徑可根據換熱管3之間的間距確定，當螺旋彈簧放入時恰好與其周邊的換熱管3的外壁接觸，當流體在換熱管3間流動時，一部分流體會沿螺旋彈簧的螺旋方向流動，對換熱管3外壁形成均勻的沖刷，具有最佳沖刷效果，同時流體的流動會對螺旋彈簧產生軸向作用力，使螺旋彈簧產生軸向移動，當螺旋彈簧的軸向移動受阻時會通過壓縮變形產生反作用力，并產生反向的軸向移動，這樣螺旋彈簧在流體作用力和自身反作用力的作用下，可實現在換熱管3間做往復運動，有效的預防換熱管3外壁結垢，并可有效的除去換熱管3外壁的結垢，起到強化換熱性能的作用。本實施例中，殼程體2上部設有殼程流體入口 21，殼程體2下部設有殼程流體出口 22，一個管程封頭1于上部設有管程進料口 11、下部設有管程出料口 12，殼程流體流向如圖 2中箭頭B所示，管程流體流向如圖2中箭頭A所示。殼程體2內設有支撐板5和殼程分程板6，換熱管3中部支撐于支撐板5上，殼程分程板6將殼程體2內腔分隔成“之”字形殼程通路；兩個管程封頭1內均設有管程分程板7，管程分程板7將管程分隔成與“之”字形殼程通路相配合的“之”字形管程通路，這種結構可延長流體在換熱器中流經的行程，提高換熱器的工作效率。本專利技術的殼程插入件式管殼換熱器，結構簡單，應用范圍廣，具有很高的經濟適用性和推廣價值。上述只是本專利技術的較佳實施例，并非對本專利技術作任何形式上的限制。雖然本專利技術已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本專利技術。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本專利技術技術方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的
技術實現思路
對本專利技術技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本專利技術技術方案的內容，依據本專利技術技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．　一種殼程插入件式管殼換熱器，包括兩個管程封頭（１）和一個殼程體（２），所述兩個管程封頭（１）分設于殼程體（２）兩端，所述兩個管程封頭（１）通過穿設于殼程體（２）內的多件換熱管（３）連通，其特征在于：所述多件換熱管（３）之間設置有可與相鄰的換熱管（３）接觸、并可沿換熱管（３）軸向運動的插入件（４）。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：姜昌偉，張明，
申請(專利權)人：長沙理工大學，
類型：發明
國別省市：43