一种多股流内套螺旋扭曲扁管绕管式换热器

1.本发明涉及一种多股流内套螺旋扭曲扁管绕管式换热器，属于强化换热技术领域。


背景技术：

2.随着社会经济的不断增长，资源消耗量不断增大，对能源利用率提出更高的要求。换热器作为一种热交换通用设备，具有能够回收热量再利用等优点，对提高能源利用率及系统的经济性具有重要作用，广泛应用于化工、电力、冶金、动力、航空等工业中，以及物料的蒸发、冷凝、加热及冷却等过程中。
3.换热器根据结构可分为多种类型，如管壳式换热器，板式换热器，板壳式换热器等，具有结构坚固、操作弹性大、可靠程度高、使用范围广等优点。螺旋绕管式换热器作为一种新型换热器，具有结构紧凑，耐压强度高，传热系数大等优点，近年来广泛应用于低温高压等领域。该换热器由两根同心套管绕制成螺旋状而成。两种工作流体可实现纯逆流流动，传热效率高。本发明提出一种多股流内套螺旋扭曲扁管绕管式换热器，实现了内管流体与壳程流体同时与外管流体换热，使得结构紧凑，换热面积增加，并通过将内管设置为螺旋扭曲扁管，可以增强外管和内管内流体的扰动，传热效率高，泵功消耗小。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种能够实现多股流体换热，同时提高绕管式换热器换热效率，减少压降，操作灵便的多股流内套螺旋扭曲扁管绕管式换热器。
5.本发明采用的技术方案是：多股流内套螺旋扭曲扁管绕管式换热器主要包括圆筒体、大管管箱、小管管箱、大管板、小管板、芯筒、螺旋圆管、螺旋扭曲扁管、壳程进出口管、管程进出口管、接管，其特征在于：设有形成壳程的圆筒体、设置在所述圆筒体内形成管程的螺旋状换热管，所述的螺旋状换热管采用双层套管结构，其中内管为螺旋扭曲扁管，外管为螺旋圆管，所述内管外壁和外管内壁之间设有形成外管流程的间隙，所述内管内形成内管流程，所述外管的两端分别连接在大管板上，所述内管两端分别穿过大管板后连接至小管板。
6.所述的螺旋扭曲扁管与螺旋圆管，每一种绕管管束采用独立的管板，每个管板分别设置管箱和进出口管。
7.每种绕管的管径大小根据实际运行工况下每个管程流体的工艺条件而定。
8.本发明实现了内管流体与壳程流体同时与外管流体换热，使得结构紧凑，换热面积增加，并通过将内管设置为螺旋扭曲扁管，可以增强外管和内管内流体的扰动，传热效率高，泵功消耗小。
附图说明
9.图1为本发明的结构示意图
图2为螺旋扭曲扁管示意图图3为螺旋圆管示意图图中，1-外管流程进口管；2-螺旋扭曲扁管；3-壳程出口管；4-芯筒；5-小管板；6-内管流程进口管；7-内管流程出口管；8-小管管箱；9-大管板；10-圆筒体；11-螺旋圆管；12-壳程进口管；13-大管管箱；14-外管流程出口管；15-接管。
具体实施方式
10.下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
11.本发明是这样实现的：新型多股流内套螺旋扭曲扁管绕管式换热器，包括外管流程进口管[1]、螺旋扭曲扁管[2]、壳程出口管[3]、芯筒[4]、小管板[5]、内管流程进口管[6]、内管流程出口管[7]、小管管箱[8]、大管板[9]、圆筒体[10]、螺旋圆管[11]、壳程进口管[12]、大管管箱[13]、外管流程出口管[14]、接管[15]。所述螺旋扭曲扁管由圆管压制成的扁管进行扭曲后缠绕而成，其基圆为椭圆管形，进出口截面为相同的椭圆，其管径的长轴、短轴和扭转程度可以依据不同工况制作出不同的尺寸。所述螺旋圆管内套螺旋旋扭曲扁管，螺旋圆管外壁与圆筒体内壁间的间隙形成壳程，螺旋圆管内壁与螺旋旋扭曲扁管外壁间的间隙形成外管流程，螺旋旋扭曲扁管内形成内管流程，从而实现双热源加热或双冷源冷却换热。所述芯筒通过焊接固定在两侧的大管管板上，螺旋扭曲扁管与螺旋圆管以相同的螺旋角度和螺旋中心线并列缠绕在其外围，并通过垫条和支撑结构固定位置。所述螺旋圆管的两端分别连接至大管管板，所述螺旋扭曲扁管两端分别穿过大管板后连接至小管板。所述大管板通过焊接固定在圆筒体两侧，小管板通过焊接固定在两侧的接管上。其中接管连接在大封头的侧边，与外管流程进出口呈对称分布。
[0012]
多股流内套螺旋扭曲扁管绕管式换热器中，可以实现三股流体同时换热，即内管流程流体与壳程流体同时加热或冷却外管流程流体，换热器容积效率提高，换热效率增强。并且，内管采用螺旋扭曲扁管结构，其既是外管流程流体中的绕流元件，增强了外管流程流体的扰动程度，降低外管流程流体所消耗的泵功，同时其扭曲结构也可诱导内管流程流的二次环流的形成，从而降低管内污垢热阻、增强对边界层的扰动，进一步强化传热效率。


技术特征：
1.一种多股流内套螺旋扭曲扁管绕管式换热器，包括圆筒体、大管管箱、小管管箱、大管板、小管板、芯筒、螺旋圆管、螺旋扭曲扁管、壳程进出口管、管程进出口管、接管，其特征在于：设有形成壳程的圆筒体、设置在所述圆筒体内形成管程的螺旋状换热管，所述的螺旋状换热管采用双层套管结构，其中内管为螺旋扭曲扁管，外管为螺旋圆管，所述内管外壁和外管内壁之间设有形成外管流程的间隙，所述内管内形成内管流程，所述外管的两端分别连接至大管板上，所述内管两端分别穿过大管板后连接至小管板。2.根据权利要求1所述的多股流内套螺旋扭曲扁管绕管式换热器，其特征在于：所述螺旋扭曲扁管由圆管压制成的扁管进行扭曲后缠绕而成，其基圆为椭圆管形，进出口截面为相同的椭圆，其管径的长轴、短轴和扭转程度可以依据不同工况制作出不同的尺寸。3.根据权利要求1所述的多股流内套螺旋扭曲扁管绕管式换热器，其特征在于：所述螺旋圆管的为光滑圆管缠绕而成，直径大于螺旋扭曲扁管的长轴。4.根据权利要求1所述的多股流内套螺旋扭曲扁管绕管式换热器，其特征在于：所述的管程由螺旋扭曲扁管与螺旋圆管并列螺旋绕制而成。5.根据权利要求1所述的多股流内套螺旋扭曲扁管绕管式换热器，其特征在于：所述的螺旋扭曲扁管与螺旋圆管，每一种绕管管束采用独立的管板，每个管板分别设置管箱和进出口管。

技术总结
本发明公开一种多股流内套螺旋扭曲扁管绕管式换热器，包括圆筒体、大管板、小管板、芯筒、螺旋圆管、螺旋扭曲扁管等结构，其特征在于：设有形成壳程的圆筒体、设置在所述圆筒体内形成管程的螺旋状换热管，所述的螺旋状换热管采用双层套管结构，其中内管为螺旋扭曲扁管，外管为螺旋圆管，所述内管外壁和外管内壁之间设有形成外管流程的间隙，所述内管内形成内管流程，所述外管的两端分别连接至大管板上，所述内管两端分别穿过大管板后连接至小管板。本发明实现了内管流体与壳程流体同时与外管流体换热，使得结构紧凑，换热面积增加，并通过将内管设置为螺旋扭曲扁管，可以增强外管和内管内流体的扰动，传热效率高，泵功消耗小。泵功消耗小。泵功消耗小。


技术研发人员：徐耀 吴金星 肖嘉邦 马宇翔 李松歌
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：2022.03.10
技术公布日：2022/5/25