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设备|看!史上z u i全的【管式换热器】的结构及其优缺点集锦!
【管式换热器】最全的管式换热器的结构及其优缺点
夹套式换热器
结构如图所示。夹套空间是加热介质和冷却介质的通路。这种换热器主要用于反应过程的加热或冷却。当用蒸汽进行加热时,蒸汽上部接管进入夹套,冷凝水由下部接管流出。作为冷却器时,冷却介质(如冷却水)由夹套下部接管进入,由上部接管流出。
夹套式换热器结构简单,但由于其加热面受容器壁面限制,传热面较小,且传热系数不高。
喷淋式换热器
喷淋式换热器的结构与操作如下图所示。这种换热器多用作冷却器。热流体在管内自下而上流动,冷水由最上面的淋水管流出,均匀地分布在蛇管上,并沿其表面呈膜状自上而下流下,最后流入水槽排出。喷淋式换热器常置于室外空气流通处。冷却水在空气中汽化亦可带走部分热量,增强冷却效果。其优点是便于检修,传热效果较好。缺点是喷淋不易均匀。
套管式换热器
套管式换热器的基本部件由直径不同的直管按同轴线相套组合而成。内管用180°的回弯管连接,外管亦需连接。每一段套管位一程,每程有效长度为4~6m。若管子太长,管中间会向下弯曲,使环隙中的流体分布不均匀。
套管换热器的优点是构造简单,内管能耐高压,传热面积可根据需要增减,适当选择两管的管径,两流体皆可获得适宜的流速,且两流体可作严格逆流。其缺点是管间接头较多,接头处易泄漏,单位换热器体积具有的传热面积较小。故适用于流量不大、传热面积要求不大但压强要求较高的场合。
管壳式换热器
1.固定管板式
结构如图所示。管子两端与管板的连接方式可用焊接法或胀接法固定。壳体则同管板焊接。从而管束、管板与壳体成为一个不可拆的整体。这就是固定管板式名称的由来。
折流板主要是圆缺形与盘环形两种,其结构如图所示。
操作时,管壁温度是由管程与壳程流体共同控制的,而壳壁温度只与壳程流体有关,与管程流体无关。管壁与壳壁温度不同,二者线膨胀不同,又因整体是固定结构,必产生热应力。热应力大时可能使管子压弯或把管子从管板处拉脱。所以当热、冷流体间温差超过50℃时应有减小热应力的措施,称“热补偿”。
固定管板式列管换热器常用“膨胀节”结构进行热补偿。图所示的为具有膨胀节的固定管板式换热器,即在壳体上焊接一个横断面带圆弧型的钢环。该膨胀节在受到换热器轴向应力时会发生形变,使壳体伸缩,从而减小热应力。但这种补偿方式仍不适用于热、冷流体温差较大(大于70℃)的场合,且因膨胀节是承压薄弱处,壳程流体压强不宜超过6at。
为更好地解决热应力问题,在固定管板式的基础上,又发展了浮头式和U型管式列管换热器。
结构如图所示。其特点是有一端管板不与外壳相连,可以沿轴向自由伸缩。这种结构不但完全消除了热应力,而且由于固定端的管板用法兰与壳体连接,整个管束可以从壳体中抽出,便于清洗和检修。浮头式换热式应用较为普遍,但结构复杂,造价较高。
如图所示,U型管式换热器每根管子都弯成U型,管子的进出口均安装在同一管板上。封头内用隔板分成两室。这样,管子可以自由伸缩,与壳体无关。这种换热器结构适用于高温和高压场合,其主要不足之处是管内清洗不易,制造困难。
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你可能喜欢[发明专利]圆管管翅式换热器流线型等波幅圆弧形波纹翅片有效
申请/专利权人:
公开/公告号:CNA
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【说明书】:
技术领域本发明涉及圆管管翅式换热器翅片,特别涉及一种圆管管翅式换热器流线型等波幅圆弧形波纹翅片。 背景技术圆管管翅式换热器广泛应用在建筑空调、能源、石油化工、车辆等多种场合。该类换热器一般在管内流经液体工质,在管外侧流经气体工质。通过该类换热器翅片侧的流体多数是空气,为减小空气侧的热阻,在管外侧安装翅片可以增加换热面积达到减小其热阻的目的。强化翅片可以增强空气侧的气流扰动,甚至还可增加翅片的换热面积来提高换热器的换热性能,因此,近年来强化翅片在换热器中的应用越来越广泛。 圆管管翅式换热器翅片表面换热能力差、压力损失大的区域在圆管后部尾流区。现用百叶窗式、开缝式、涡产生器式等强化传热翅片通道内的流动流线性较差,这些强化翅片在强化传热的同时,引起流动的局部压力损失较大。因此,圆管管翅式换热器翅片表面换热性能有待进一步提高。 发明内容本发明的思路是通过流线型波纹通道引导流体按既定流线流动,达到抑制流体脱体、减小流动压力损失,同时扩展翅片表面积、提高翅片流动与换热综合性能的目的。 为实现以上目的,本发明提出的技术方案是设计一种圆管管翅式换热器流线型等波幅圆弧形波纹翅片,即在所述翅片上按照流线走向从气流入口到出口连续冲压出凸凹相间的流线型圆弧形凸波纹4和流线型圆弧形凹波纹5。 所述的流线型翅片1上同一波谷、波峰连线均为流线,波纹区域边界8也是流线,且在冲压前翅片(平片)中心面O—O上,可依据流函数值按需确定。 所述的流线型翅片1上所有波纹的波幅相同,为翅片间距的0.1—0.9倍。 所述的流线型翅片1的凸圆弧形波纹4、凹圆弧形波纹5的横断面形状为圆弧形型线。其圆弧形型线的确定方法是:先把流线9—15放置在冲压前翅片(平片)中心面O—O上,这些流线和横截面C-C的交点分别为9′—15′,然后分别确定交点10′和11′、11′和12′、12′和13′、13′和14′的中心点a、b、c和d,按波幅大小垂直中心面O—O上下移动交点10′—14′分别到10″—14″,最后分别通过三点9′、10″和a,a、11″和b,b、12″和c,c、13″和d及 d、14″和15′确定凸波纹4及凹波纹5的圆弧形型线方程。 所述的流线型翅片1的流线是翅片1所对应管翅式换热器平片翅片侧通道沿管轴向中心截面管尾不出现回流区时的流线。 所述的流线型翅片的凸波纹4、凹波纹5的间距或数目依据波纹区域边界8的函数值按需确定。 圆管的排列方式可以是顺排也可以是叉排。 所述的流线型翅片1上冲压出的凸波纹4、凹波纹5相间分布并且分别关于孔2的纵、横中心线对称分布。 所述流线型翅片1上冲压出圆环凸台3,且在其顶部冲压出一翻边7,便于翅片穿管和确定片距。 所述流线型翅片1上冲压出圆环凸台3的高度可以变动,用于调节翅片间距,胀管后凸台紧紧地与圆管接触,起到固定翅片和减小热阻的作用。 流线型翅片与管子组装后,当流体在流线型翅片空间流动时,通过翅片表面的流线型凸凹波纹连续不断的引导,流体主要沿着既定流线流动,截面流动速度较均匀。流体沿着圆管流动,圆管尾部流体的脱体得到了有效的抑制,改善了圆管尾部的换热、减小了流动阻力。同时,翅片表面凸凹波纹增加了翅片表面面积,减小了传热热阻,提高了翅片的换热能力。 附图说明图1是一种圆管管翅式换热器流线型等波幅圆弧形波纹翅片。 图2是圆弧形波纹型线确定方法示意图。 图1中标号:1.翅片;2.翅片上圆管孔;3.圆环凸台;4.流线型凸波纹;5.流线型凹波纹;6.圆弧形波纹形状;7.翻边;8.波纹区域边界。 图2中标号:9—15流线;9′—15′是放置在在O—O面上的流线9—15和横截面C-C的交点;10″—14″是按波幅大小垂直中心面O—O上下移动10′—14′后的对应点;a、b、c和d分别是10′和11′、11′和12′、12′和13′、13′和14′的中点。 具体实施方式参见图1—2,本发明包括翅片1上的圆管孔2、圆环凸台3、冲压出的圆弧形凸波纹4、凹波纹5。圆环凸台3的高度等于翅片间距,圆环凸台3的顶部略往外翻有一翻边7,便于翅片穿管及定位。根据流函数值按需确定波纹区域边界8后,流线型凸波纹4(实线)与凹波纹5(虚线)按照区域边界8的流函数值按需在波纹区域边界8之间相间分布,且分别关于孔2的纵、横中心线对称分布。流线型凸波纹4与凹波纹5都沿着流线走向从气流入口到出 口连续分布。流线型凸波纹4与凹波纹5的波幅不变,波幅为翅片间距的0.1-0.9倍。圆管孔2可以采用叉排或顺排方式。流线型凸波纹4与凹波纹5的横断面形状为圆弧形。依据先把流线9—15放置在冲压前翅片(平片)中心面O—O上,这些流线和横截面C-C的交点分别为9′—15′,然后分别确定交点10′和11′、11′和12′、12′和13′、13′和14′的中心点a、b、c和d,按波幅大小垂直中心面O—O上下移动交点10′—14′分别到10″—14″,最后分别通过三点9′、10″和a,a、11″和b,b、12″和c,c、13″和d及d、14″和15′确定凸波纹4及凹波纹5的圆弧形型线方程。 本发明在翅片1冲压成型后,将翅片1经圆孔2套装在圆管上,翅片1间通过圆环凸台3定位,通过胀管、管内试压等一系列常规工艺之后就完成了整个管翅式换热器的制作。 当流体在多个流线型圆弧波纹翅片间流动时,通过流线型波纹翅片表面的圆弧形凸波纹4和圆弧形凹波纹5的连续不断的引导,流体主要沿着既定流线流动。通道内流体速度均匀,流动平稳,可有效抑制圆管尾部流体的脱体,改善圆管及翅片与流体间的换热性能并且能明显减小流动压力损失。
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