一种整体热浸锌防腐的扭曲管自支撑管壳式换热器制造技术

本发明专利技术涉及一种整体热浸锌防腐的扭曲管自支撑管壳式换热器，其特征为：换热器传热扭曲管是两端为圆形直管、中间是横截面为椭圆形或扁圆形的螺旋扭曲管，传热扭曲管沿管箱轴向平行设置，两端与管板连接组成管束芯体，螺旋扭曲管扭距相同，每相隔至少1/6倍扭矩，相邻的螺旋扭曲管横截面的长轴部位相接触形成支撑和阻挡，短轴部位相对应形成间隙，形成网状流道。本发明专利技术的换热器没有支撑板(折流板)，没有管板与管束表面的摩损，保证了热浸锌表面的整体性和完整性，显著提高了壳程、管程的抗腐蚀能力，替代了耐腐蚀性材料的换热器，减少了制造成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种管壳式换热器，特别是一种整体热浸锌防腐的采用扭曲管作为传热管的自支撑管壳式换热器，属于换热器材料和制造

技术介绍
近年来，为降低换热设备的重量，減少换热设备体积，节能降耗，強化传热过程，已研制出多种高效换热器。如折流杆换热器(换热管有光滑管、螺纹管、螺旋槽管等)一般只是用于大流量的场合，壳程物流流速对壳程传热系数有很大的影响，不适宜壳程为中小流量使用；波纹管、波节管换热器一般采用薄壁换热元件，由于震动碰撞等原因，换热管易于破裂，降低了使用安全性，且由于薄壁承压较低，也不适用于高温高压场合下使用；管内插 弹簧或扭曲带换热器易于堵塞、造成压カ降过大；目前所开发的几类高效换热器应用场合受到一定的限制，不易推广，因此使用最为广泛的还是传统的管壳式换热器。目前大量使用的管壳式换热器为传统的弓形折流板管壳式换热器，换热管长期运行出现腐蚀破损的问题越来越严重。以石化行业常用的换热器为例长期以来，毎年都要发生多起换热管腐蚀破损失效的事件，不得不通过加衬管或堵管进行补救，并严重影响换热器的传热效果。传统的弓型折流板换热器中，弓型折流板的作用是使壳侧流动成为弯曲的之字形流动，流体可以垂直冲刷管束，強化换热。但是，这种折流板的布置形式同时也带来了很多问题。(I)弓型折流板使流体垂直冲击壳体壁面，造成较大的沿程压降；(2)折流板与壳体壁面相接处产生流动滞止死区，降低了换热效率；(3)由于制造公差的存在及安装要求，管束与壳体存在一定的缝隙，使壳侧存在较大的旁路流动，即売体壁面附近的切向流动。折流板与壳体壁面之间及换热管与折流板之间存在漏流，旁流及漏流降低了有效的横掠管束的质量流速，故减小了壳侧的换热效率；(4)高的质量流速横掠换热管束，会诱导换热管的振动，缩短换热器的寿命。现代エ业设备对热负荷的要求越来越大，这就要求安装更大面积的换热器。可是，在现有エ艺流程上増加换热器的数量，必然引起总沿程压降的増加，即需要增大泵功消耗。在某些情况下，这种做法是不可行的。例如，对现有设备进行改进，由于空间限制，无法安装更多的换热器；或者泵的能力已在初始安装时确定，没有预留足够的余量。随着工业的发展，节能越来越重要，对换热器的要求也越来越严格。希望达到要求的换热量，同时消耗较小的泵功。而对于传统的弓型折流板换热器，要产生所要求的换热量，必然带来相当高的沿程压降。因此，重新考虑对折流板的安排是必要的。综上所述，传统弓型折流板换热器中，弓型折流板使流体横向冲刷管束.提高了壳侧流体的换热能力，但是，由于流体在接近壳体壁面处的突然转向使能量损耗迅速増大，造成壳侧的沿程压カ降増大，另外，由于折流板与壳体之间的旁流和换热管与折流板之间漏流及死区的存在，使其壳侧流动特性的缺点十分明显。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，尤其是针对弓型折流板换热器的腐蚀问题以及壳侧流动的缺点，本专利技术为克服传统折流板管壳式换热器存在的不足，提出一种整体热浸锌防腐的采用扭曲管的自支撑管壳式换热器。本专利技术的构思是这样的传统折流板换热器因在整个管长区间周期性的布有折流板，在换热器投入使用后，由于震动，使折流板的管孔与管束存在很大的摩擦，若此类换热器在采用热浸锌处理，则处在折流板管孔与管束之间的热浸锌层0. 01-0. Imm极易被摩损掉，导致局部腐蚀，是热浸锌失去价值。相比之下，本专利技术的扭曲管换热器就可以很好的实现整体热浸锌的エ艺，因为扭曲管换热器可以实现自支撑，没有折流板，因此没有与管束的磨损，保证了热浸锌表面的整体性和完整性。可以显著提高壳程和管程的抗腐蚀能力，同时可以替代耐腐蚀性材料换热器，减少制造成本。同时传热扭曲管的换热器中，流体在壳侧的流动方向是连续变化 的。不存在突然转向的流动，极大的降低了流动阻力。流体与换热管有一螺旋倾角，流体螺旋状的绕过换热管束，不仅流动阻カ小，而且不存在滞流死区，壳程流动特性的优点是显而易见的。本专利技术的换热器与弓形折流板换热器的根本区别在于折流板在壳体中结构形式的变化。弓形折流板在壳体内垂直于换热管束，使壳侧形成若干个并列折返通道，介质急剧改变流向必然产生严重的压カ损耗。这是此类换热器能耗大的主要原因。同时在两个折流通道变向过渡区域，流体取最短路程斜向前进，就形成ー个介质相对静止的三角形区域。这部分静止流体降低了管子表面的换热能力，相当于减少了换热面积，这也说明了弓形折流板换热器无法大幅度提高换热效率的主要原因之一。采用传热扭曲管的换热器在结构上采用螺旋扭曲管束自支撑，使介质自壳体进ロ向出ロ呈螺旋状推迸。避免了大斜度折返带来的严重压カ损失，因而具有低压カ降特点。介质的高传热系数来源于高Re数，而高的流速又是提高Re数的重要条件。传统的弓形折流板换热器由于死区较大，速度受到极大的影响。扭曲管换热器依靠螺旋线或变径部分的点接触来支撑管束，同时又形成了壳程的抗流元件，在保持低压カ降的前提下，増大了流体自身的湍流度，大大提高了介质的流速，这样通过Re数来达到提高膜换热系数的目的。究其原因主要是这种螺旋结构使介质形成旋涡，从圆心到半径方向产生较大的速度梯度，使管子表面的流体形成湍流，从而减薄边界层，有利于提高换热系数，使壳程强化传热进一歩增强。另外，连续的螺旋线和变径部分的支撑减小了管子间的跨距，使得管子的固有频率避开了流体的激振频率，避免了因共振引起的破损。从而延长了设备的寿命，降低了维修费用。由于流体的有效冲刷，也減少了污垢的沉积，使换热器长期运行在高效状态，达到了节能的目的。本专利技术是通过以下技术方案实现的ー种采用扭曲传热管的自支撑管壳式换热器，包括管箱I、管板2和管板5、壳体3和封头6，其特征在于，所述的换热器以传热扭曲管4作为传热管，所述的传热扭曲管4的两端为圆形直管9，其余部分是横截面为椭圆形或扁圆形的螺旋扭曲管10，每根传热扭曲管4沿管箱I的轴向平行设置，通过两端的圆形直管9分别与管板2和管板5固定连接组成管束芯体7，每三根相邻的传热扭曲管4在管板上成正三角形排列；每根螺旋扭曲管10具有相同的扭距S，为螺旋扭曲管任ー横截面绕扭曲管轴线旋转一周经过的长度，在与传热扭曲管4轴线垂直的任一平面上，螺旋扭曲管10横截面的长轴互相平行，管束芯体7中传热扭曲管4的间距为螺旋扭曲管10横截面的长轴长A ;每相隔至少1/6倍扭矩S，相邻的螺旋扭曲管10横截面的长轴部位相接触形成支撑和阻挡，短轴部位相对应形成间隙，在所述管束芯体7中形成网状流道；其中，所述的传热扭曲管4的材质为碳钢，管束芯体7在与壳体、封头和管箱进行装配前，进行整体热浸锌处理。在上述技术方案中，所述的螺旋扭曲管10横截面的短轴B与长轴A之比优选为B/A = (0. 6 0. 7) I。在上述技术方案中，每相隔至少1/6倍扭距，传热扭曲管4的管束整体捆扎。在上述技术方案中，所述的管板2和管板5为固定管板或浮头管板。有益效果本专利技术与现有换热器相比，有以下优势I、防腐蚀性，换热管管束芯体和管板的整体热浸锌来替代防腐蚀材料管束，可以达到很好的抗腐蚀能力，同时又能大大的降低制造成本。2、使用寿命长，此高效换热器的壳程流道基本为纵向流或纯逆流，避免了流体对管束芯体的横向冲刷以及流动死区的形成，再加上对管束芯体的整体捆扎，更能有效提高换热器壳程抗诱导振动以及抗结垢的能力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种整体热浸锌防腐的扭曲管自支撑管壳式换热器，包括管箱1、管板2和管板5、壳体3和封头6，其特征在于，所述的换热器以传热扭曲管4作为传热管，所述的传热扭曲管4的两端为圆形直管9，其余部分是横截面为椭圆形或扁圆形的螺旋扭曲管10，每根传热扭曲管4沿管箱1的轴向平行设置，通过两端的圆形直管9分别与管板2和管板5固定连接组成管束芯体7，每三根相邻的传热扭曲管4在管板上成正三角形排列；每根螺旋扭曲管10具有相同的扭距S，为螺旋扭曲管任一横截面绕扭曲管轴线旋转一周经过的长度，在与传热扭曲管4轴线垂直的任一平面上，螺旋扭曲管10横截面的长轴互相平行，管束芯体7中传热扭曲管4的间距为螺旋扭曲管10横截面的长轴长A；每相隔至少1/6倍扭矩S，相邻的螺旋扭曲管10横截面的长轴部位相接触形成支撑和阻挡，短轴部位相对应形成间隙，在所述管束芯体7中形成网状流道；其中，所述的传热扭曲管4的材质为碳钢，管束芯体7在与壳体、封头和管箱进行装配前，进行整体热浸锌处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱冬生，孙赫，曾力丁，涂善东，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：