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1、(10)申请公布号 CN 103075903 A(43)申请公布日 2013.05.01CN103075903A*CN103075903A*(21)申请号 201310034650.3(22)申请日 2013.01.30F28D 7/16(2006.01)F28F 9/013(2006.01)F28F 9/24(2006.01)F28F 13/12(2006.01)(71)申请人华南理工大学地址 510640 广东省广州市天河区五山路381号(72)发明人邓先和 焦凤(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司 44102代理人何淑珍(54) 发明名称采用折线板支撑的矩形缩放管管束换热器及。
2、强化传热方法(57) 摘要本发明公开了一种采用折线板支撑的矩形缩放管管束换热器及强化传热方法，所述换热器包括筒体、置于筒体内矩形缩放管管束、置于缩放管管束间的折线板支撑物、置于矩形缩放管管束两端的管板、与管板相连的上封头和下封头及换热器管程与壳程的入出口接口，矩形缩放管管束沿筒体轴向在相邻两矩形缩放管间的所述凹槽处设置折线板，作为矩形缩放管管束的管间支持物。强化传热方法是依靠矩形缩放管的周期性折线状缩放肋面对流体的扰动与折线板产生的管间流速均化作用使流体在管间狭缝流道处传热边界层的流速与湍流度得到有效的提高，显著强化流体的对流传热。本发明的换热器可在工业的常压气体换热中普遍推广应用。(51)I。
3、nt.Cl.权利要求书1页 说明书4页 附图5页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书4页 附图5页(10)申请公布号 CN 103075903 ACN 103075903 A1/1页21.采用折线板支撑的矩形缩放管管束换热器，包括筒体（5）、置于筒体（5）内矩形缩放管管束（4）、置于矩形缩放管管束间的折线板（8）、置于矩形缩放管管束（4）两端的管板（2）、与管板（2）相连的下封头（1）和上封头（9）及换热器管程与壳程的入出口接口（10、12、3、11），管程的入出口接口（10、12）与上下封头（9、1）连接，壳程的入出口接口（3、11）与筒体（5）连接。
4、，其特征在于：所述矩形缩放管管束（4）由多个相互平行且沿筒体（5）轴向排列的矩形缩放管组成；所述矩形缩放管由两块平行的缩放肋板面在流道的两侧封闭构成，两块平行缩放肋板面上均压制有若干条沿横向间隔分置的轴向凹槽（13），两板面上的凹槽（13）底端朝向相反且相互接触，形成管内自支撑结构；沿筒体（5）轴向在相邻两矩形缩放管间的所述凹槽（13）处设置折线板（8），作为矩形缩放管管束（4）的管间支持物。2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述折线板（8）的纵向中心线线与矩形缩放管的轴心线方向一致。3.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：在所述筒体（5）横向上且位于相邻矩形缩放管之间的所述折线。
5、板（8）用薄扁钢（7）连接构成一组横向折线板组，相邻矩形缩放管之间的多组横向折线板组用定位拉杆（6）固定。4.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述矩形缩放管的同一板面上的相邻两凹槽（13）之间的间距相等。5.根据权利要求1至4任一项所述的换热器，其特征在于：相邻矩形缩放管之间的折线板（8）在所述板面上的凹槽（13）处沿轴向间隔安置，折线板（8）与相邻的矩形缩放管的外壁相接触。6.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于：所述矩形缩放管的板面为周期性波形起伏的折线波或曲线波，波形起伏的方向沿管的轴向，波高为矩形缩放管板间距的1.520，波间距为矩形缩放管板间距的10100。7.根据权利要求。
6、5所述的换热器，其特征在于：所述矩形缩放管的板面上的凹槽（13）是圆弧形或梯形凹槽，凹槽的深度为矩形缩放管管板间距的50，相邻凹槽的横向间距为矩形缩放管管板间距的110倍。8.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于：所述折线板（8）为片状带周期性折纹的折线板，折纹的高度为矩形缩放管板面上凹槽（13）的底部宽度，折纹的宽度为矩形缩放管管间间距的90%98%，折纹的长度为350mm，折线板长度为500mm2000mm。9.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于：两个相邻矩形缩放管的间距为10mm100mm；在筒体横向上折线板（8）与缩放管板面上凹槽（13）的数目相同，在轴向上两相邻折线板（8）的间。
7、距为101000mm。10.应用权利要求1所述的换热器实现强化传热的方法，其特征在于：流体在矩形缩放管管束（4）的管内与管间两侧流动，两侧流体均在缩放肋面的扰动作用下强化传热，同时，折线板（8）产生的管间流速均化作用使流体在管间狭缝流道处传热边界层的流速与湍流度得到有效的提高，能强化流体的对流传热。权 利 要 求 书CN 103075903 A1/4页3采用折线板支撑的矩形缩放管管束换热器及强化传热方法0001 技术领域0002 本发明涉及换热器，特别涉及一种采用折线板支撑的矩形缩放管管束换热器及强化传热方法。背景技术0003 在工业中普遍使用的两大类换热器，一是管壳式换热器，其具有密封性好与。
8、操作弹性大的优点，但传热效率较差，金属材料消耗量大，设备材料成本较高，二是板式换热器，其优点是材料消耗量可比管壳式换热器大幅降低（仅约其1/31/4）,传热效率高，但缺点是设备的密封性难保证，容易泄漏，操作弹性较差。采用旋流片支撑的矩形缩放管管束换热器及其强化传热方法（中国专利：ZL200710029118.7）可以较好地融合管壳式换热器机械密封性好与板式换热器金属消耗量少的优点，操作弹性好，传热效率高，但板面的承压能力较弱，之后进一步改进采用自支撑的矩形缩放管管束换热器及其强化传热方法（ZL200910215974.0），通过采用管内自支撑的方式改善其板面支撑强度，使得矩形缩放管板面的承压能。
9、力显著提高，但采用旋流片作为管间支撑在对管间流体流速的均化上作用较弱，不能有效均化提高管间狭缝处流体的流速，因此使得管间的流体传热膜系数较低，传热性能欠佳，为此，发明人进一步采用折线板作为矩形缩放管的管间支撑物，由于折线板产生的管间流速均化作用使流体在管间狭缝流道处传热边界层的流动速度与湍流度得到有效的提高，则可显著改善和强化流体的对流传热。发明内容0004 本发明的目的在于克服现有矩形缩放管换热器技术在采用旋流片作为管间支撑方面，支撑物对管间流体流速的均化作用较弱，不能有效均化提高管间狭缝处流体的流速，因此使得管间的流体传热膜系数较低，传热性能欠佳的缺点，提供一种采用折线板作为矩形缩放管的管。
10、间支撑物的矩形缩放管换热器及其传热方法。0005 本发明的换热器通过下述技术方案实现: 采用折线板支撑的矩形缩放管管束换热器，包括筒体、置于筒体内矩形缩放管管束、置于矩形缩放管管束间的折线板、置于矩形缩放管管束两端的管板、与管板相连的下封头和上封头及换热器管程与壳程的入出口接口，管程的入出口接口与上下封头连接，壳程的入出口接口与筒体连接，所述矩形缩放管管束由多个相互平行且沿筒体轴向排列的矩形缩放管组成；所述矩形缩放管由两块平行的缩放肋板面在流道的两侧封闭构成，两块平行缩放肋板面上均压制有若干条沿横向间隔分置的轴向凹槽，两板面上的凹槽底端朝向相反且相互接触，形成管内自支撑结构；沿筒体轴向在相邻两。
11、矩形缩放管间的所述凹槽处设置折线板，作为矩形缩放管管束的管间支持物。0006 为进一步实现本发明的目的：说 明 书CN 103075903 A2/4页4有益的是，所述折线板的纵向中心线线与矩形缩放管的轴心线方向一致。0007 有益的是，在所述筒体横向上且位于相邻矩形缩放管之间的所述折线板用薄扁钢连接构成一组横向折线板组，相邻矩形缩放管之间的多组横向折线板组用定位拉杆固定。0008 有益的是，所述矩形缩放管的同一板面上的相邻两凹槽之间的间距相等。0009 有益的是，相邻矩形缩放管之间的折线板在所述板面上的凹槽处沿轴向间隔安置，折线板与相邻的矩形缩放管的外壁相接触。0010 有益的是，所述矩形缩放。
12、管的板面为周期性波形起伏的折线波或曲线波，波形起伏的方向沿管的轴向，波高为矩形缩放管板间距的1.520，波间距为矩形缩放管板间距的10100。0011 有益的是，所述矩形缩放管的板面上的凹槽是圆弧形或梯形凹槽，凹槽的深度为矩形缩放管管板间距的50，相邻凹槽的横向间距为矩形缩放管管板间距的110倍。0012 有益的是，所述折线板为片状带周期性折纹的折线板，折纹的高度为矩形缩放管板面上凹槽的底部宽度，折纹的宽度为矩形缩放管管间间距的90%98%，折纹的长度为350mm，折线板长度为500mm2000mm。 0013 有益的是，两个相邻矩形缩放管的间距为10mm100mm；在筒体横向上折线板与缩放管。
13、板面上凹槽的数目相同，在轴向上两相邻折线板的间距为101000mm。0014 本发明还提供采用折线板支撑的矩形缩放管换热器实现传热的方法：流体在矩形缩放管管束的管内与管间两侧流动，两侧流体均在缩放肋面的扰动作用下强化传热，同时，折线板产生的管间流速均化作用使流体在管间狭缝流道处传热边界层的流速与湍流度得到有效的提高，可显著提高与改善流体的对流传热。0015 与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过采用折线板作为管间支撑在对管间流体流速进行均化，由于折线板产生的管间流速均化作用使流体在管间狭缝流道处传热边界层的流动速度与湍流度得到有效的提高，则可显著改善和强化流体的对流传热，有效均化并提高管间狭。
14、缝处流体的流速，因此提高了管间的流体传热膜系数，提高了传热性能。同时，还具备结构简单、维护方便、便于清理和维修、成本低廉等优点，应用极为广泛。附图说明0016 图1是本发明换热器的俯视示意图。0017 图2是图1沿AA线的剖视示意图。0018 图3是一组横向折线板组的正视图。0019 图4是一组横向折线板组的俯视图。0020 图5是矩形缩放管的缩放肋面为周期性折线形的粗糙肋面时的侧视示意图。0021 图6是矩形缩放管的缩放肋面为周期性波浪形的粗糙肋面时的侧视示意图。 0022 图7是矩形缩放管的示意图。0023 图8是图7所示矩形缩放管的俯视示意图。0024 图中示出：1：下封头；2：管板；3。
15、：壳程入口接口；4：矩形缩放管管束；5：筒体；6：定位拉杆；7：薄扁钢；8：折线板；9：上封头；10：管程入口接口；11：壳程出口接口；12：管程出口接口；13：凹槽。0025 说 明 书CN 103075903 A3/4页5具体实施方式0026 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施例不限与此。0027 本发实施例的换热器结构如图1、2所示, 采用折线板支撑的矩形缩放管管束换热器，包括筒体5、置于筒体5内矩形缩放管管束4、置于矩形缩放管管束4间的折线板8、置于矩形缩放管管束4两端的管板2、与管板2相连的下封头1和上封头9及管程与壳程的入出口接口10、12、3、11，管。
16、程的入出口接口10、12与上下封头9、1连接，壳程的入出口接口3、11与筒体5连接，所述矩形缩放管管束4由多个相互平行且沿筒体5轴向排列的矩形缩放管组成；所述矩形缩放管由两块平行的缩放肋板面在流道的两侧封闭构成，两块平行缩放肋板面上均压制有若干条沿横向间隔分置的轴向凹槽13，两板面上的凹槽13底端朝向相反且相互接触，形成管内自支撑结构；沿筒体5轴向在相邻两矩形缩放管间的所述凹槽13处设置折线板8，作为矩形缩放管管束4的管间支持物。0028 所述折线板8的纵向中心线线与矩形缩放管的轴心线方向一致。0029 在所述筒体5横向上且位于相邻矩形缩放管之间的所述折线板8用薄扁钢7连接构成一组横向折线板组。
17、，相邻矩形缩放管之间的多组横向折线板组用定位拉杆6固定。0030 所述矩形缩放管的同一板面上的相邻两凹槽13之间的间距相等。0031 相邻矩形缩放管之间的折线板8在所述板面上的凹槽13处沿轴向间隔安置，折线板8与相邻的矩形缩放管的外壁相接触。0032 如图5、图6所示，所述矩形缩放管的板面为周期性波形起伏的折线波或曲线波，波形起伏的方向沿管的轴向，波高为矩形缩放管板间距的1.520，波间距为矩形缩放管板间距的10100。0033 所述矩形缩放管的板面上的凹槽13是圆弧形或梯形凹槽，凹槽的深度为矩形缩放管管板间距的50，相邻凹槽的横向间距为矩形缩放管管板间距的110倍。0034 所述折线板8为片。
18、状带周期性折纹的折线板，折纹的高度为矩形缩放管板面上凹槽13的底部宽度，折纹的宽度为矩形缩放管管间间距的90%98%，折纹的长度为350mm，折线板长度为500mm2000mm。 0035 如图7、图8所示，两个相邻矩形缩放管的间距为10mm100mm；在筒体横向上折线板8与缩放管板面上凹槽13的数目相同，在轴向上两相邻折线板8的间距为101000mm。0036 流体在矩形缩放管管束4的管内与管间两侧流动，两侧流体均在缩放肋面的扰动作用下强化传热，同时，折线板产生的管间流速均化作用使流体在管间狭缝流道处传热边界层的流速与湍流度得到有效的提高，可显著强化流体的对流传热。0037 所述换热器管程的。
19、入出口接口10、12的方向可以在0360度水平方向与上下封头9、1连接，壳程的入出口接口3、11在水平方向上与筒体连接。0038 管程的入出口接口10、12与上下封头9、1及矩形缩放管管束4的管内流道共同构成换热器的管程通道，壳程的入出口接口3、11和筒体5与矩形缩放管管束4的管间流道以及管板2共同构成换热器的壳程通道。0039 在本例中，筒体5，下封头1与上封头9的横截面尺寸均为1200x1500mm，壁厚说 明 书CN 103075903 A4/4页6均为8mm，筒体5长6000mm，下封头1与上封头9的高度均为1100mm，管板2的尺寸为1220x1520mm，厚度为30mm，矩形缩放管。
20、管束4的平板厚度为1mm，平板间距为50mm，矩形缩放管管束4的管心距为50mm，在筒体5内沿横向均布29根宽度为1150mm的矩形缩放管管束4，矩形缩放管管束4的长度为6010mm，在矩形缩放管管束4沿横向等距150mm压制有轴向凹槽13，在管内形成自支撑，在管间均布折线板8作为管间支持物，折线板8的片条厚度为2mm，宽度为47mm，长度为1000mm，采用厚度为2mm，高度为15mm的薄扁钢7将横向均布的折线板8连接为一组横向折线板组（图3和图4分别是一组横向折线板组的正视图和俯视图），沿换热器的管间轴向安置4组横向折线板组，换热器管程与壳程的接口直径均为800mm。本例换热器与采用自支撑的矩形缩放管管束换热器及其强化传热方法（ZL200 910215974.0）相比，在相同流体输送功消耗的条件下，换热器的综合传热性能可提高12%18%。0040 以上仅为本发明的优选实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。说 明 书CN 103075903 A1/5页7图1说 明 书 附 图CN 103075903 A2/5页8图2图3说 明 书 附 图CN 103075903 A3/5页9图4图5图6说 明 书 附 图CN 103075903 A4/5页10图7说 明 书 附 图CN 103075903 A10。