本發(fā)明涉及一種液體物料換熱設(shè)備，具體為一種高效管殼式換熱器。

背景技術(shù)：

管殼式換熱器在石油、化工、輕工、動力、醫(yī)藥、制冷、空調(diào)等領(lǐng)域中，廣泛地被用于各種物料的蒸發(fā)、冷凝、加熱及冷卻冷凍等過程，是一種量大面廣的換熱設(shè)備，其主要的換熱元件就是各種直徑和材料的傳熱管,而傳熱管是換熱器中的核心元件，其結(jié)構(gòu)不但影響管程的傳熱系數(shù)，而且也會影響殼程的傳熱系數(shù)；而早期的縱流式換熱器采用的是光滑圓管，熱能利用率低、能耗高，換熱效果不理想。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種高效管殼式換熱器，其可有效提高熱能利用效率，降低能耗，具有較理想的換熱效果。

其技術(shù)方案是這樣的：其包括殼體，所述殼體兩端裝有管板，兩端的所述管板外側(cè)連接有管箱，兩端的所述管板之間連接有換熱管，所述殼體外壁分別開有流體進口、流體出口，兩側(cè)的所述管箱上分別開有進料口、出料口，其特征在于，所述換熱管外壁繞有螺帶片，且兩兩相鄰的所述換熱管上的螺帶片為正反向交錯布置，在所述換熱管內(nèi)交錯插裝有管環(huán)、管塊，相鄰的所述管環(huán)、管塊之間通過交錯設(shè)置的撐桿連接，所述管環(huán)外圈插裝于所述換熱管內(nèi)，所述管環(huán)內(nèi)圈環(huán)形布置有凹槽，所述管塊周邊呈階梯型。

其進一步特征在于，所述管塊為正多邊形結(jié)構(gòu)，且每條邊呈階梯型；

所述管環(huán)、管塊的外徑均不大于所述換熱管的內(nèi)徑；

所述換熱管為光滑圓管，所述凹槽至少設(shè)有8個，所述撐桿至少有2根。

本發(fā)明的有益效果是，不同物料分別由流體進口、進料口進入殼體、換熱管中，首先通過在換熱管外壁繞有螺帶片，且兩兩相鄰的換熱管上的螺帶片為正反向交錯布置，可利用螺旋流產(chǎn)生的二次流達到徑向混合的目的，造成流體的強烈擾動，且壓降不大，極大地強化了傳熱；其次在換熱管內(nèi)交錯插裝有管環(huán)、管塊，管環(huán)、管塊之間通過交錯設(shè)置的撐桿連接，管環(huán)內(nèi)圈環(huán)形布置有凹槽，管塊周邊呈階梯型，則可利用凹槽、管塊的結(jié)構(gòu)以及交錯設(shè)置的撐桿，有效地擴大傳熱面積，管環(huán)和管塊在換熱管內(nèi)形成的凸凹壁面，可造成流體的強烈擾動，能促進流體的湍流度，極大地強化了傳熱，從而可有效降低能耗，提高熱能利用效率，換熱效果好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是相鄰的換熱管的局部放大示意圖；

圖3是圖2的c-c向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是換熱管內(nèi)部局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4的a-a向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖4的b-b向結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

如圖1~圖6所示，本發(fā)明包括殼體1，殼體1兩端裝有管板2，兩端的管板2外側(cè)連接有管箱3，兩端的管板2之間連接有換熱管4，換熱管4為光滑圓管，殼體1外的上壁開有流體進口5，殼體1外的下壁開有流體出口6，一側(cè)的管箱3上端開有進料口7，另一側(cè)的管箱3下端開有出料口8，換熱管4外壁繞有螺帶片9，且兩兩相鄰的換熱管4上的螺帶片9為正反向交錯布置，在換熱管4內(nèi)交錯插裝有管環(huán)10、管塊11，管環(huán)10、管塊11的外徑均不大于換熱管4的內(nèi)徑；相鄰的管環(huán)10、管塊11之間通過交錯設(shè)置的2根撐桿12連接，管環(huán)10外圈插裝于換熱管4內(nèi)，管環(huán)10內(nèi)圈環(huán)形布置有8個凹槽13，管塊11為正四邊形結(jié)構(gòu)，且每條邊呈階梯型。

本發(fā)明的工作過程是，一種物料由進料口7通過管板2進入換熱管4中，然后從出料口8排出，首先物料掠過管環(huán)10的凹槽13時，受凹槽13的凸凹作用，可造成邊界層分離而減簿邊界層厚度，使流體形成螺旋運動，加強了徑向擾動并產(chǎn)生了局部二次流，同時凹槽13可引起附加渦流；然后通過交錯設(shè)置的2根撐桿12，使流體形成流體湍流，使流體在管內(nèi)產(chǎn)生連續(xù)旋流，螺旋流引起的二次流促進了徑向混合，因而能強化管內(nèi)對流傳熱；最后通過管塊11，由于管塊11為正四邊形結(jié)構(gòu)，且每條邊呈階梯型，管塊11的外壁面形成凸凹結(jié)構(gòu)，可使經(jīng)過撐桿12的流體移置換熱管4內(nèi)壁面，循環(huán)工作，壁面流體再移置中間，促使邊界層產(chǎn)生擾流，同時具有邊界層分離和切割功能，對流體產(chǎn)生擾動或破壞管壁表面的液體邊界層而達到強化傳熱的目的，提高了熱效果，并具有防垢、除垢的效果；

另一種媒介由流體進口5進入殼體與多根換熱管4之間，然后從流體出口6排出，由于媒介受到在兩兩換熱管4外壁正反向交錯布置的螺帶片作用，利用螺旋流產(chǎn)生的二次流可達到徑向混合的目的，可造成流體的強烈擾動，極大地強化了傳熱，且壓降不大，從而增大了殼程流體流速和流體給熱系數(shù)，提高了換熱效果，并可借螺帶片互相支撐而取消現(xiàn)有需要換熱器中的折流支撐板，節(jié)省了管材，能夠以較少的能量消耗獲得同等的傳熱強化效果。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種高效管殼式換熱器，其可有效提高熱能利用效率，降低能耗，具有較理想的換熱效果；其包括殼體，所述殼體兩端裝有管板，兩端的所述管板外側(cè)連接有管箱，兩端的所述管板之間連接有換熱管，所述殼體外壁分別開有流體進口、流體出口，兩側(cè)的所述管箱上分別開有進料口、出料口，所述換熱管外壁繞有螺帶片，且兩兩相鄰的所述換熱管上的螺帶片為正反向交錯布置，在所述換熱管內(nèi)交錯插裝有管環(huán)、管塊，相鄰的所述管環(huán)、管塊之間通過交錯設(shè)置的撐桿連接，所述管環(huán)外圈插裝于所述換熱管內(nèi)，所述管環(huán)內(nèi)圈環(huán)形布置有凹槽，所述管塊周邊呈階梯型。

技術(shù)研發(fā)人員：張平亮
受保護的技術(shù)使用者：無錫科技職業(yè)學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.06
技術(shù)公布日：2017.08.11