换热器折流板各种型式的讨论

换热器折流板各种型式的讨论

兰州四方容器设备有限责任公司李建仓

摘要：本文介绍了换热器所用折流板的几种型式，对其结构及工作形式作了阐述，并将其优点及缺点进行了说明和总结，从而为折流板换热器的设计选型及制造提供了依据和指导。

折流板顾名思义是用来改变流体流向的板，常用于管壳式换热器设计壳程介质流道，根据介质性质和流量以及换热器大小确定折流板的多少。折流板是列管式换热器中的一个零件可用以起到提高传热系数和支承管束的作用;但由于它结构简单所以往往被设计者所忽视。现实的情况可以证实到目前为止无论是我国自行设计还是国外引进的设备折流板的结构常是五花八门，其中有些结构既制造复杂又不利于提高传热系数。其原因在于设计者没有根据具体的传热性质来认真地对它进行分析后再确定具体的结构和尺寸。本文拟对各种型式折流板的优缺点一一列出并进行对比，提出换热器在什么情况下所适用哪种折流板的一些个人意见和有关同志进行商榷。

折流板有常用折流板和异形折流板之分。常用折流板主要有弓形和圆盘-圆环折流板，其中弓形又分为单弓形、双弓形和三弓形，如图一：

图一

异形折流板有:矩形折流板、折流杆型折流板和格栅折流板等，如图二～四：

矩形折流板（图二）

折流杆换热器示意图（图三）

格栅折流板（图四）

这些折流板都有各自的优缺点，逐一说明如下;

一、弓形折流板。大部分换热器都采用弓形折流板。弓形折流板在壳程内的放置形式上下方向排列的形式，用以造成液体剧烈扰动以增大传热系数;左右方

向排列的，多数用于卧式换热器,设备中都伴随着有气相的吸收冷凝，以利于冷凝液和气体的流动，当列管是正方形排列时，为了使介质形成湍流以提高换热效果，则采用转角切口。单弓形折流板主要是为了提高整体的壳程的错流程度，切口的百分数一般为20%~49%；通常为20%~25%，最佳大小为20%，此时单位压降下传热膜系数最高，小于20%（缺口处不布管除外）压降较大；切口超过20%，导致形成流体流速的滞留区，切口过大或过小，都会降低管束的传热性能；为了减小振动，亦可采用缺口处不布管，缺口可减小到15%或者25%左右，其压降只有单弓形的1/3左右。双弓形折流板：当采用单弓形阻力过高，可改为双弓形折流板。双弓形折流板可以将通过壳程侧的流段分为两股，以此达到降低压降的目的，减小折流板间距，降低错流程度，其特点是有较大开口区域，允许与管子近乎平行的流动，所以流动诱发振动的几率较小。多弓形折流板保留了单弓的优点，有些尺寸的多弓形可以使流体的流动和管子接近平行，压降更低，降低振动可能性。双弓形和三弓形折流板能使两种换热介质良好的进行接触，消除换热器的死角，以提高换热目的，一般用于于大直径和大流量场合。

二、圆盘-圆环形折流板。圆盘-圆环形折流板是由大直径的开口圆板即圆环板（也称环板）和小直径的盘板交错排列组成。介质流动的特征是与轴心对称，流动多为与管束相向的平行流，因此，流动阻力较单弓形折流板小，由与管子垂直的横流引起的振动较小，但壳程传热膜系数增加比单弓形的小。圆盘-圆环形折流板一般用于大直径和大流量场合。

三、矩形折流板—在大圆盘上开设矩形孔和矩形挡板交错排列。矩形折流板有竖放和横放两种形式，竖放用于壳程介质是液相或有冷凝夜的情况；横放用于壳程是气相。其多用于大直径和大流量场合。

四、折流杆式换热器。这种换热器的主要结构主要是由折流网络和换热管组成的，折流网络是由很多个折流圈相隔一定距离焊接或用普通的定距管固定于拉杆上形成的。而每一个折流圈又是由很多根折流杆相互平行通过一定的间距焊接在外环上形成的。这些折流网络和换热管进行热交换就达到换热器的换热目的。这种换热器能够改善常规的板式折流板换热器的流体诱导振动。在这种结构中，支撑管子的折流杆与管子几乎不存在间隙，管束中每根传热管的上、下、左、右都得到了可靠的支撑，而且从根本上改变了流体的流动状况，变折流板换热器的

横向流动为平行于管子的轴向流动，从而消除了产生液体诱导振动的根源，增加了传热效率，减小了压力降。另外折流杆换热器不易结垢，流体在经过折流杆时产生文丘里效应对管壁有强烈的冲刷作用，而且由于平行流动，避免了死区，也使得污垢难以形成。

五、格栅折流板。格栅折流板是将上面的折流杆式换热器中的折流杆换成钢板条，排列方式与换热管相同。格栅折流板完全用于管子的支承，不起折流作用，但它有较大的间隙，流体很容易从间隙中沿管束轴向通过，阻力小。它的优点是栅形板与换热管表面的接触面积大，增加了换热管受弯曲应力时的稳定性，格栅折流板刚性好，但制作比较麻烦。格栅折流板多为2层结构， 3层和四层结构较少。

六、其它折流板，如螺旋折流板。其基本设计思想是：在壳程采用沿壳体轴线展开的螺旋形折流板结构，使换热器中的壳侧流体呈连续的螺旋状流动，可以消除壳程流体的流动死区，降低壳程流动压力损失，减小换热器能耗，并且强化壳程传热。目前国内螺旋折流板列管式换热器结构样式繁多，但大体上分成连续螺旋折流板结构和非连续螺旋折流板结构（如图五）两大类。

图五

目前对连续型的研究较少，非连续型螺旋折流板换热器的结构由2～4块1/4椭圆(以椭圆长、短轴为边)或1/4扇形(以椭圆短边为对称线截取)自壳程进口处向出口处呈螺旋状首尾相接组装形成。壳程流体围绕换热器中心轴呈近似螺旋状向前连续平稳流动。螺旋折流板换热器由于其近似螺旋状的介质流动通道相比于弓形折流板换热器具有换热性能好、压降小的特点，并且具有良好的抗振性能和防

垢性能，特别适用于易结垢、高黏度的介质，如原油、渣油等的强化传热。由于螺旋折流板换热器结构的原因，其制造加工比较复杂，成本高，制约了它的大规模推广。

从以上内容可以看出，换热器折流板型式是多种多样的。折流板的型式对换热器的换热效率、压降及换热管的振动均有很大影响，选型的正确与否及合理性就对该台换热器起到关键作用，希望我上面所提到的一些内容对折流板的选型有所帮助。传统的弓形折流板管壳式换热器具有结构简单、适用性广、制造成本低等优点，这种换热器的主要缺点是换热效率较低，壳程压力损失较大，存在流动死区，容易结构等。近年来人们进行了许多研究和改进，上面所说的几种结构就在其中。在改进、研究和选型中管壳式换热器折流板的布置还应遵循以下几点原则:

1．折流板的布置必须符合工艺设计条件的要求。特别是对折流板的形式、折流板的间距、靠近壳程物料进出口的折流板位置等必须尽可能满足工艺设计条件。

2．在工艺设计条件没有特别要求的情况下，折流板一般应按等间距布置，管束两端的折流板尽可能靠近壳程进、出口接管。

3．卧式换热器的壳程为单相清洁流体时，折流板缺口应水平上下布置，若气体中含有少量液体时，则应在缺口朝上的折流板的最低处开通液口；若液体中含有少量气体时，则应在缺口朝下的折流板的最高处开通气口。4．卧式换热器、冷凝器和重沸器的壳程介质为气、液相共存或液体中含有固体物料时，折流板缺口应垂直左右布置，并在折流板最低处开通液口。

参考文献

1、GB151-1999 《管壳式换热器》

2、化工设备设计全书—换热器

3、压力容器设计指导手册

4、折流杆换热器的设计北京沃利帕森工程技术有限公司康丽媛

中图分类号TQ051文献标识码A 文章编号1674-6708（2012）69-0132-02 5、螺旋折流板换热器研究进展太原科技大学化学与生物工程学院宋素芳

中图分类号TQ[文献标识码] A [文章编号] 1007-1865(2010)04-0020-02