水滴开槽型缠绕管式换热器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种水滴开槽型缠绕管式换热器，涉及核能在内的能源领域和机械设备领域，解决了换热器换热效率不高的技术问题，其技术方案要点是采用外层管和内层管双层管束布置，可有效提高单位体积换热面积，强化换热器换热能力。外层管和内层管的管道截面形状为水滴开槽型，能够有效增大管内流体扰动，提高管内流体的湍流强度，强化管内流体与壁面的换热能力。采用冷热侧逆流换热，有效提高了冷热侧传热温差，提高换热效率；同时缠绕结构能使流体在壳侧流动时扰动能增加，能够更好的冲刷管道壁面进行换热。刷管道壁面进行换热。刷管道壁面进行换热。

Water drop grooved wound tube heat exchanger

【技术实现步骤摘要】
水滴开槽型缠绕管式换热器


[0001]本公开涉及核能在内的能源领域和机械设备领域，尤其涉及一种水滴开槽型缠绕管式换热器。

技术介绍

[0002]核电是解决环境污染、优化能源结构和实现碳中和的有效途径，而小型核反应堆正在成为核能技术发展的一种新的途径。小型核反应堆可建设在不需要大功率发电量的边远山区，孤远岛礁等地，对厂址要求及成本较低，且小型核反应堆在航空航天等军民融合等领域具有重大应用前景。
[0003]在核能在内的能源领域和机械设备领域，由于对换热器换热效率的要求越来越高，高效、节能换热器的研发是换热器技术发展的趋势。研发新型管式换热器——缠绕管式换热器是解决换热器大型化的有效解决方案。缠绕管式换热器很符合换热设备的发展趋势，其具有紧凑的结构、可以承受高压、可以进行多股流换热及换热效率高等优点。
[0004]目前关于缠绕管式换热器的改进方式有在管道内部增设折流板，采用螺旋扭曲缠管，采用锥形内凸胞缠绕管等，但其专利技术存在设计复杂，管道制造难度大等缺点。

技术实现思路

[0005]本公开提供了一种水滴开槽型缠绕管式换热器，其技术目的是提供一种工艺简单且易制造的缠绕管，增加管侧及壳侧流体的湍流强度，有效提高换热器的换热效率。
[0006]本公开的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0007]一种水滴开槽型缠绕管式换热器，包括壳体和芯桶，所述壳体和所述芯桶之间设有缠绕的内层管和外层管，所述内层管设在所述外层管和所述芯桶之间，所述外层管设在所述内层管和所述壳体之间；r/>[0008]所述外层管一端设有外层管流体出口、另一端设有外层管流体入口；所述内层管一端设有内层管流体出口、另一端设有内层管流体入口；所述壳体一端设有壳侧流体入口、另一端设有壳侧流体出口；
[0009]所述外层管流体出口、所述内层管流体出口与所述壳侧流体入口均处于所述水滴开槽型缠绕管式换热器的一端，所述外层管流体入口、所述内层管流体入口与所述壳侧流体出口均处于所述水滴开槽型缠绕管式换热器的另一端；
[0010]所述外层管和所述内层管的管道截面形状为水滴状，所述水滴状包括梯形区域和半圆形区域，所述梯形区域的两个腰上开有槽。
[0011]本公开的有益效果在于：本公开所述的水滴开槽型缠绕管式换热器采用外层管和内层管双层管束布置，可有效提高单位体积换热面积，强化换热器换热能力。外层管和内层管的管道截面形状为水滴状，能够有效增大管内流体扰动，提高管内流体的湍流强度，强化管内流体与壁面的换热能力。采用冷热侧逆流换热，有效提高了冷热侧传热温差，提高换热效率；同时缠绕结构能使流体在壳侧流动时扰动能增加，能够更好的冲刷管道壁面进行换
热。
附图说明
[0012]图1为本公开所述的水滴开槽型缠绕管式换热器的结构示意图；
[0013]图2为本公开所述的水滴开槽型缠绕管式换热器的剖面图；
[0014]图3为本公开所述的水滴开槽型缠绕管式换热器端部示意图；
[0015]图4为外层管或内层管的结构示意图；
[0016]图5为并行缠绕和交错缠绕的示意图；
[0017]图6为交错缠绕的示意图；
[0018]图7为外层管和内层管的管道截面形状示意图；
[0019]图中：1
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壳体；2
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芯桶；3
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内层管；4
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外层管；5
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壳侧流体入口；6
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壳侧流体出口； 7
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外层管流体入口；8
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内层管流体入口；9
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内层管流体出口；10
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外层管流体出口；11
‑ꢀ
直管段；12
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连接段；13
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缠绕段；14梯形区域；15
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半圆形区域；16
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槽；17
‑
水滴状。
具体实施方式
[0020]下面将结合附图对本公开技术方案进行详细说明。在本公开的描述中，需要理解地是，术语“之间”、“一端”、“另一端”、“中心”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。另外，“内、外”是指相对于相邻部件的内、外。
[0021]图1为本公开所述的水滴开槽型缠绕管式换热器的结构示意图，如图1所示，该水滴开槽型缠绕管式换热器包括壳体1和芯桶2，所述壳体1和所述芯桶2之间设有缠绕的内层管3和外层管4，所述内层管3设在所述外层管4和所述芯桶2之间，所述外层管4 设在所述内层管3和所述壳体1之间。
[0022]一般而言，芯桶2位于换热器的中心位置。
[0023]所述外层管4一端设有外层管流体出口10、另一端设有外层管流体入口7；所述内层管3一端设有内层管流体出口9、另一端设有内层管流体入口8；所述壳体1一端设有壳侧流体入口5、另一端设有壳侧流体出口6。所述外层管流体出口10、所述内层管流体出口9与所述壳侧流体入口5均处于所述水滴开槽型缠绕管式换热器的一端，所述外层管流体入口7、所述内层管流体入口8与所述壳侧流体出口6均处于所述水滴开槽型缠绕管式换热器的另一端。
[0024]也就是说，不管是外层管、内层管还是壳体，其流体入口和流体出口都位于换热器的不同端，但外层管流体入口、内层管流体入口、壳侧流体出口设在换热器的同一端；外层管流体出口、内层管流体出口、壳侧流体入口也设在换热器的同一端。
[0025]作为具体实施例地，外层管和内层管的一端设置为热流体入口、另一端设置为热流体出口，与壳体的壳侧流体流动方向相反(例如壳侧一端设置为冷流体入口、另一端设置为冷流体出口)，从而实现冷热两侧逆流的换热方式。
[0026]冷流体从换热器冷流体入口(壳侧流体入口5)进入换热器壳程进行换热，在经过管束范围时，由于流道变的复杂，使得流体的扰动能加，增加了冷流体的湍流动能，提高了
冷流体与壁面间的换热效率，最后通过冷流体出口(壳侧流体出口6)排出换热器。
[0027]热流体从外层管流体入口7和内层管流体入口8流入换热器管程，经过直管段11、连接段12进入缠绕段13，在管程中，热流体由于受缠绕结构及缠绕管结构的影响，在管道内形成二次流，强化了流体与管壁之间的换热，最终通过内层管流体出口9、外层管流体出口10流出。
[0028]外层管和内层管的管道截面形状为水滴状，如图2所示，该水滴状包括梯形区域14 和半圆形区域15，所述梯形区域的两个腰上都开有槽16，该槽为向管道内部凹进的凹槽，如图7所示。
[0029]外层管和内层管采用水滴开槽型螺旋缠绕管，能够有效增大管内流体扰动，提高管内流体的湍流强度，强化管内流体与壁面的换热能力。
[0030]作为具体实施例地，外层管和内层管的数量均为3
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水滴开槽型缠绕管式换热器，其特征在于，包括壳体和芯桶，所述壳体和所述芯桶之间设有缠绕的内层管和外层管，所述内层管设在所述外层管和所述芯桶之间，所述外层管设在所述内层管和所述壳体之间；所述外层管一端设有外层管流体出口、另一端设有外层管流体入口；所述内层管一端设有内层管流体出口、另一端设有内层管流体入口；所述壳体一端设有壳侧流体入口、另一端设有壳侧流体出口；所述外层管流体出口、所述内层管流体出口与所述壳侧流体入口均处于所述水滴开槽型缠绕管式换热器的一端，所述外层管流体入口、所述内层管流体入口与所述壳侧流体出口均处于所述水滴开槽型缠绕管式换热器的另一端；所述外层管和所述内层管的管道截面形状为水滴状，所述水滴状包括梯形区域和半圆形区域，所述梯形区域的两个腰上开有槽。2.如权利要求1所述的水滴开槽型缠绕管式换热器，其特征在于，所述外层管和...

【专利技术属性】
技术研发人员：周涛，许鹏，付忠广，刘文斌，漆天，陈宁，陈娟，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：新型
国别省市：