螺旋折流板换热器管束及管板的结构设计

1、螺旋折流板换热器管束及管板的结构设计国德文邢芳刘晓凤（大庆石油化工机械厂，黑龙江大庆1 6 3 7 1 1 ）摘要：文中介绍了螺旋折流板的几何形状及螺旋折流板换热器管束的结构型式，并据此说明了螺旋折流板换热器管束的设计方法。通过图示证明螺旋折流板的曲线边是一条椭圆曲线，给出螺旋折流板几何尺寸的计算方法。关键词： 螺旋折流板； 管束； 结构设计中图分类号：TK 1 7 文献标识码：B文章编号：1671 4962 （2008） 02-0 0 39 0 2近年来，国内采用新型高效螺旋折流板换热器的企业逐渐增多。大庆石油化工机械厂也经常采用螺旋折流板来设计管壳式换热器。文中对螺旋折流板管束的结构设计口

2、进行了探讨。1螺旋折流板的几何形状螺旋折流板换热器的折流板为准扇形。与壳体横截面有一定的安装倾角”，其在壳体横截面上的投影刚好为1 / 4圆面。见图 1。90,图I蝶旋折流板结构根据折流板间距所需要的若干个螺旋折流板与管束轴线以某一角度呈连续螺旋状排列，这种排列须保证介质自壳程进口向出口呈螺旋状推进，避免了采用弓形折流板时，介质以N"字形流动剧烈折返带来的严重压降。管壳式换热器采用螺旋折流板是基于这样一种思想：通过改变壳程侧折流板的布置，使壳程侧流体呈连续螺旋流动，因此，理想的折流板布置应该为连续的螺旋曲面。但是，螺旋曲面加工困难，而且换热 管与折流板的配合很难实现。考虑到加工上的方

3、便，采用一系列的准扇形平面板（称之为螺旋折流板）替代曲面相间连接， 在壳程侧形成近似的螺旋面，使换热器的壳程侧流体产生连续的螺旋状流动，见图2国2克体内螺施折流板排列2螺旋折流板间距螺旋折流板布置应使壳程内介质的螺旋状流场稳定，这就要求螺旋折流板之间有一致的间隔称为折流板间距F）,相同的安装角a, 一般还应要求：螺旋折流板应布置在上方进出口轴线的下方或下方进出口轴线的 上方，见图 3 o图3进出口处螺旋折流板书卜叫从图3可以看出，在1个螺旋节距 H （波长）长度上等距依次安装4个螺旋折流板，环绕壳程轴线位置的1根与换热管规格相同的中心管，用定距管定位，形成螺旋状。壳程进出口间距为H的整数倍加1

4、/2H,折流板间距 F为1/4H。3拉杆及定距管拉杆直径和数量应按 G B 1 5 1 1 9 9 9管壳式换热器的有关规定2 ,但为保证螺旋折流板的稳定，每块螺旋折流板上最少应布置3根拉杆，螺旋折流板的中心安装部位须加工与中心管相配的圆弧缺 口，见图4。O电1*1 4螺旋折漉板拉打孔位置根据安装位置的不同，定距管的结构一般分2种，具体结构见图 5flit*。支捋板式节板之刑的定抑管图5定即管绐构4壳程进口处的防冲结构在壳程进口处，为保证介质流束均匀，螺旋折流板换热器管束一般采用防冲杆结构，防冲杆直径为1 6的钢棒，分2层布置，见图6。见图6防冲杆排列本息防冲杆的上表面到壳体内壁的距离应大于1

5、/4接管外径，其排列后的防冲面应为接管外径加5 0 mm的方形。5螺旋折流板的设计螺旋折流板的形状类似扇形，由1个等腰三角形和1个椭圆曲线边的弓形组成，其安装后在壳体横截面上 的投影为由1个等腰三角形和1个弓形组成扇形，即1/4圆面，见图7。90图7獴施折流板在壳体横簸面上的投影当螺旋折流板安装倾角为 a时，其椭圆曲线边为1个椭圆的1部分，该椭圆由以与壳体横截面夹角为a的平面切割圆柱体而得到，见图8。国H螺脆折流板在壳体内安装方位螺旋折流板尺寸可由该椭圆所确定的椭圆方程求得，见图9。从图9可以看出，螺旋折流板尺寸参数A、R与其投影图上对应尺寸参数相等。弦高A的计算公式3 为：2V忤I 9螺旋折

6、流板在:椭图H,位置坐标A=Rcos45 0椭圆长轴的计算公式为：P=R/cos a椭圆方程为：Z2/P2+Y2/R 2 = 1式中P 一椭圆长半轴长度， mm; R一圆柱体半径(即椭圆短半轴长度),mm; a 一螺旋折流板安装 倾角。螺旋折流板椭圆曲线边上任意点(Z 1 , Y 1) 的数值可以计算得出。当Y1=A 时， 可以得出此时的 Z1值：Zl*产d-A工底)则螺旋折流板的弦长 C的计算公式为：c=2Zf / P?。二 肃R螺旋折流板的边长 s的计算公式为：螺旋折流板的扇形角 B的计算公式为：0= 2arcsin (C/2S)6结束语螺旋折流板换热器管束在设计时需采用新结构，与弓形换热器管束相比，具有诸多优点，特别是它能够有效地降低介质流动阻力、增加传热效率和减震等优点，因此具有广阔的应用前景。参考文献：1 潘镇，陈保东，商丽艳.螺旋折流板换热器的研究与进展 J .节能技术，2 0 0 6,2 4 ( 1 ):8 1 - 8 5