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    取暖干燥炉,带挡板的管壳式装置的制作方法
    时间:2019-10-07

    取暖干燥炉带挡板的管壳式装置的制作方法

     

    本文章由取暖干燥炉用户上传提供

    管壳式装置通常用作在管内流动的流体与在壳程中流动的流体之间的热交换器。

     

    已知的管壳式装置包括挡板,取暖干燥炉所述挡板基本上具有两个功能:在壳程使流体偏离和/或加速的流体动力学功能,从而增加热交换系数;以及用于防止管振动的结构功能;

     

    US 5 058 664US 5 642 778公开了一种用于制造挡板的已知方法,所述挡板由框架支撑的杆挡板组成。

     

    EP 2 469 215公开了由薄板形成的挡板,所述薄板交叉形成格栅并且倾斜以便使壳程流体偏斜。

     

    上述现有技术的缺点是每个单一的挡板由多个部件组成,这些部件需要焊接和/或装配在一起,因此构建相对昂贵。而且,通过挡板插入管是困难的操作。

     

    这些装置的另一缺点是热交换系数受壳程流体的影响很大。为了适当地引导壳程流体,已知在装置内部设置隔板,然而这导致额外的压头损失。

     

    现有技术的管壳式装置通常具有横向的壳程流体。该术语表示管外和管周围的气流主要垂直于管的轴线来引导。这种布置通常涉及在连续挡板之间穿过管束的各个部分的多个通道。

     

    横向壳程通常优选在气流和管表面之间提供良好的热交换。另一方面,横向壳程涉及相当大的压降并且需要挡板提供管束部分的适当密封,以便避免从一部分到另一部分的气体旁路。挡板必须在每个管周围形成密封圈,然而,这可能增加成本和/或可能使管的插入更加困难。

     

    取暖干燥炉例如,BE 1018891US 4834173描述了具有横向壳程流体的热交换器。

     

    EP 3 115 734描述了挡板,该挡板允许管的自由插入及其随后的锁定。

     

    技术实现要素:

     

    本发明的目的是提供一种用于制造管壳式装置的挡板的新方法,从结构的角度和内部流体动力学的角度来看,所述方法都是有利的。

     

    该目的通过权利要求中描述的装置实现。

     

    所述挡板包括金属板,所述金属板具有用于使管穿过所述挡板的开口。在所述开口处,所述挡板包括从所述挡板的表面突伸的突出部。这些突出部与如下文借助于示例所解释的流体动力学和/或抗振动结构功能相配合。

     

    优选地,所述挡板是垂直于管的轴线(即垂直于管束的轴线)的基本上平坦的元件。所述突出部从相应挡板的表面沿平行于管束轴线的方向或沿相对于所述轴线倾斜的方向延伸。

     

    每个突出部可以在等于或小于在所述金属板中形成的相应开口的区的区上延伸。

     

    所述突出部可以配置为用于适于使壳程流体偏离的流体动力学功能,和/或弹性地支撑管的结构功能。能够引起壳程流体运动的显著偏离的突出部被称为流体动力型。

     

    在优选的实施方式中,壳程气流是轴向的或主要是轴向的。因此,装置的壳程的(一个或多个)气体输入和(一个或多个)气体输出被设置成提供所述轴向流或主要轴向流。在一些实施方式中,所述突出部中的至少一些突出部是流体动力型突出部,适于使壳程气流从主轴线方向偏离(例如,倾斜给定角度)

     

    优选地,所述挡板的突出部整体布置成为所述壳程流体提供沿横向于管或管束的纵向轴线方向的方向上的运动分量。

     

    更有利地,所述突出部布置成为所述壳程流体提供基本上正弦的运动或基本上螺旋形的运动。

     

    当所述管具有正方形或三角形的排列时,使得为所述壳程流体提供基本上正弦的流的突出部的布置是优选的。当管布置在圆形队列上时,使得为所述壳程流体提供基本上螺旋形的流的突出部的布置是优选的,即使使用管的后一种配置也可以获得正弦流体。

     

    在优选的实施方式中,所述装置包括具有不同配置的突出部的挡板。所述装置可以包括两组或更多组挡板,其中每组挡板具有特定配置的突出部。术语“配置”可以包括一个或多个特征,例如突出部的形状、尺寸和方向。具有不同配置的挡板可以沿管束适当地分布,例如这些挡板可以彼此交替。

     

    应当注意,突出部的不同配置可以改变流体动力学功能和结构功能。

     

    在本发明的一些实施方式中,具有不同配置的突出部的一系列挡板为壳程流体提供目标路径,从而产生穿过壳程的优先路径,和/或为所述流体提供一定程度的湍流。合适的路径和/或湍流的增加可以增加热交换。

     

    作为上述方案的替选或补充,所述挡板系列可以根据不同的平面形成用于管的支撑件,以有效地抑制振动。为此目的,相邻挡板的突出部有利地根据不同的支撑平面安置于相同管上。

     

    在优选的实施方式中,根据本发明的装置至少包括1组挡板和第二组挡板,所述1组挡板具有1配置的突出部,所述第二组挡板具有第二配置的突出部,其中,第二配置与1配置共轭,并且1组挡板和第二组挡板沿着管束的至少一部分交替。以这种方式,具有1配置的突出部的挡板面对且相邻于具有第二配置的突出部的挡板,以此类推。

     

    因此,壳程流交替地遇到1配置的突出部和第二配置的突出部。共轭配置的所述突出部配合来为壳程流体提供期望的流体动力学效应。根据优选的实施方式,所述流体动力学效应导致基本上正弦的流线或基本上螺旋形的流线。

     

    具有正弦壳程流的实施方式和具有螺旋形壳程流的实施方式可以彼此组合,例如通过将挡板配置为用于沿着管束的至少一部分获得正弦的流以及沿着管束的至少另一部分获得螺旋形的流。

     

    在一些实施方式中,单个挡板可以包括具有不同配置的突出部。因此,例如,单个挡板的不同部分具有不同的流体动力学效应。

     

    突出部可以具有各种形状。在1实施方式中,突出部具有基本上二维的形状,其中,一个尺寸(例如厚度)明显小于其它两个尺寸。在另一实施方式中,突出部具有基本上单维的形状,其中,一个尺寸相对于另外两个尺寸占主导地位。突出部可以具有多边形的形状或更复杂的形状。

     

    在优选的实施方式中,用于一个或多个管的每个开口至少包括1区域和第二区域,所述1区域适于有间隙地容纳一个或多个管,所述第二区域适于以较小间隙地或基本上无间隙地容纳一个或多个管。通过将挡板布置成所谓的组装配置,对齐开口的1区域,从而允许管的自由插入,每个管有间隙地通过挡板的开口被容纳。

     

    在所述组装位置,挡板相对于其操作配置而交错或旋转。通过将挡板从组装位置移动至操作位置,管从开口的1区域切换至开口的第二区域,在第二区域处,管基本上锁定就位。将挡板从组装位置引导至操作位置的运动可以是移位(所谓的“移锁(shift-lock)”实施方式)或旋转(所谓的“扭锁(twist-lock)”实施方式)

     

    在已经提到的专利申请EP 3 115 734中更详细地描述了允许管自由插入挡板及其随后锁定的这些实施方式。

     

    在上述实施方式中,在组装时锁定管,突出部有利地形成为当挡板处于锁定位置时为管提供弹性支撑。以这种方式,本发明提供了为系统提供一定程度的弹性和灵活性的附加优势。

     

    有利地,挡板的材料是钢片。挡板可以是由切割的或冲孔的金属板形成的单个主体,或者可以包括其它元件,例如外围的加强环。在一些实施方式中,所述金属板包括叠加的多个金属片。优选地,金属板具有盘或部分盘的形状。

     

    每个挡板可以在壳程的整个截面区或基本上整个截面区上延伸,或者每个挡板可以仅在所述截面区的一部分上延伸。仅覆盖壳程的截面区的一部分的挡板可以与不同的布置交替,例如与覆盖该区的不同部分的布置交替。

     

    通过结构简单性与挡板主动配合流体动力学和/或结构特征的事实相结合,给出了本发明的优势。例如,本发明允许实现如下的装置:挡板通过引导壳程流体而与内部流体动力学协作,并进一步为管提供易弯曲的弹性支撑。

     

    在一些实施方式中,从挡板的表面突伸的突出部主要作为支架元件,所述支架元件能够弯曲并因此为管提供弹性支撑。这是重要的优势,因为用于组装管和挡板的现有技术系统存在问题:相对自由的联接不能以有效的方式抵消振动,而精确的配合使得安装困难并且使得管和挡板的整体过于刚性。本发明通过允许精确安装、同时由于突出部能够弯曲的能力而使系统具有一定的弹性而解决了该问题。

     

    流体动力学效应具有增加热交换系数并优化壳程流体的优势,为此目的,利用通过挡板的通道而不引入显著的额外压头损失。例如具有正弦线或螺旋线的适当定向的壳程流体流过所有管并允许完全利用管束。

     

    在本发明的


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