專利名稱：集成導流板的管式換熱器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在設備本體上集成了導流板的管式換熱器。它較一般的管式換熱器具有更強的流場適應能力，能夠通過自身的調節最大程度地消除由于流場不均勻而帶來的實際運行與設計條件的偏差。
背景技術：
目前公知的該種管式換熱器由許多傳熱管件組成。這些傳熱管件的型式一致，可以是光管，也可以是各種類型的翅片管、熱管等。它們按照一定的橫向間距和縱向間距均勻排列組合，和殼體一起構成了一個完整的管式換熱器。在設計換熱器時，都是假設入口的氣流是均勻分布的，管件的排列方式和換熱器的傳熱能力也是建立在這個假設的基礎上。但是該設計存在的問題是實際情況往往與這個假設存在著很大偏差。由于換熱器前后各種局部阻力件(如拐彎、收縮段和擴散段等)的存在，氣流在橫截面上分布很不均勻，這勢必嚴重地影響換熱器的熱交換，就會出現換熱效果不好的現象。
發明內容
技術問題為了克服現有方法存在的問題，本發明提供了一種集成導流板的管式換熱器。該換熱器自身具有氣流調節功能，可以對進入換熱器的氣流進行精細的“梳理”，使得進入換熱器的氣流分布相對均勻，具有很強的流場適應能力。
技術方案本技術發明解決其技術問題所采用的技術方案是整體考慮換熱器和它前后處的各種局部阻力件(如拐彎、收縮段和擴散段等)的流體特性，在換熱器本體上集成導流板，使得換熱器自身具有對氣流進行調整的能力。通過換熱器自身的整流作用使得進入換熱器的氣流均勻，以最大程度上消除實際運行與設計條件的偏差，使得換熱器能夠實現當初的設計能力。具體操作為在換熱器的入口處布置幾排兼起導流和傳熱作用的縱向鰭片管，而在其他位置仍然按照傳熱的需要布置其他類型的傳熱管件。縱向鰭片管的鰭片共有2片，通過焊接等手段沿管件的軸向對稱分布在管件外面，并貫穿整個管件長度。該鰭片管的特點是鰭片高度比較高，除了增加傳熱面積外，更主要是起到導流的作用。在每個位置上，鰭片管的鰭片角度不是完全一致的，而是根據整個流場的特性，按照流場均勻化合理安排的。
有益效果本發明的有益效果是在換熱器上集成了導流板，使得換熱器自身具有對氣流進行調整的能力，可以對進入換熱器的氣流進行精細的梳理，使得進入換熱器的氣流相對均勻，具有很強的流場適應能力，杜絕由于氣流偏流而出現換熱效果不好的現象。
圖1為常規的管式換熱器的結構示意圖，圖2為本發明集成導流板的管式換熱器的結構示意圖。
以上的圖中有殼體1、傳熱管件2、導流鰭片管3。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。
圖1是常規的管式換熱器的結構示意圖。常規的管式換熱器是由殼體1加上許多型式相同的傳熱管件2組成。殼體1作為氣流的通道，傳熱管件2的作用僅僅是作為對流傳熱元件。當該換熱器布置在圖1所示的一個90度拐彎的后面時，由于設備對氣流沒有引導能力，所以氣流在經過這個急拐彎后嚴重偏流，在換熱器的上半部分有大量漩渦死區存在，絕大部分氣流從設備下部通過。這樣，就導致設備上部的傳熱管件2幾乎不參加換熱，參與傳熱的只有下半部的傳熱管件2。如此，換熱器上下兩個部分的出力大小不同，嚴重時甚至上半部分完全不能工作，換熱器整體上就達不到當初的設計效果。
圖2的實施例表示的是相同條件下的“集成導流板的管式換熱器”。“集成導流板的管式換熱器”是由殼體1、布置在氣流入口的導流鰭片管3和其他位置上的傳熱管件2組成。相比常規的管式換熱器，在該換熱器的入口處布置了若干排縱向導流鰭片管3，替換掉了該位置上的傳熱管件2。導流鰭片管3的作用不止是作為對流傳熱元件，更主要的是起導流作用。它的鰭片高度比較高，鰭片沿管件的軸向對稱分布在管件外面，并貫穿整個管件長度。沿換熱器的高度方向上，導流鰭片管3的鰭片角度也不是上下一致的，而是根據整個流場的特性，采用計算機流場模擬方法，按照氣流均勻化合理安排的。
具體方法為首先用fluent等流體模擬軟件，得出換熱器入口沿截面的流體速度，擬合得到速度隨截面高度的變化公式——u＝f(x)。當該換熱器布置在圖2所示的一個90度拐彎的后面時在設備的最下方，布置鰭片管3的鰭片與水平方向的夾角為45°，造成該局部的阻力較大；越往上，該夾角越小，阻力也隨之變小；在最上面，該角度為0°，阻力最小。該角度隨截面高度的變化公式為——α＝g(x)。沿整個截面，該角度的變化趨勢和速度變化曲線相同，即f’(x)＝g’(x)。在工程應用中，可以簡化過程，采用近似處理，即把速度、角度看成沿截面成線性變化。也就是說，該角度沿截面從0到45度均勻變化。
該項設計把導流板集成在了換熱器本體上，而且起導流板作用的鰭片管3數目很多，對氣流的均化效果顯著。這樣，整個設備的傳熱元件都參與了換熱，換熱器就能夠達到當初的設計效果。
權利要求
1.一種集成導流板的管式換熱器，其特征是該管式換熱器由殼體(1)、傳熱管件(2)、導流鰭片管(3)所組成，在該管式換熱器的氣流入口處布置若干排起到導流兼對流傳熱的作用的縱向導流鰭片管(3)，在縱向導流鰭片管(3)后的位置布置若干排起對流傳熱作用的傳熱管件(2)。
2.根據權利要求1所述的集成導流板的管式換熱器，其特征是布置在氣流入口位置上的各排導流鰭片管(3)鰭片角度是各不相同的，即導流鰭片管(3)的鰭片與殼體(1)上下平面的夾角各不相同，角度范圍是0-45°，其角度可以近似處理為沿殼體(1)截面均勻變化。
全文摘要
一種集成了導流板的管式換熱器。它在設計時整體考慮換熱器和它前后處的各種局部阻力件(如拐彎、收縮段和擴散段等)的流體特性，在換熱器本體上集成導流板，通過換熱器自身的調整使得進入換熱器的氣流均勻，以最大程度上消除實際運行與設計條件的偏差，使得換熱器能夠達到當初的設計能力。它較一般的管式換熱器有更強的流場適應能力，能夠最大程度地消除由于流場不均勻帶來的實際運行與設計條件的偏差，杜絕由于氣流偏流而出現換熱效果不好的現象。
文檔編號F28F9/22GK101050934SQ200710022428
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月18日 優先權日2007年5月18日
發明者盧作基, 孫克勤 申請人:江蘇蘇源環保工程股份有限公司