CN100412495C - 带覆层的热交换器 - Google Patents
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Abstract
带覆层的热交换器,属于热交换器技术领域。本发明的热交换器在蓄热体表面的一面或多面涂有一层发射率高于蓄热体基体材料的高辐射材料覆层。热交换器在蓄热体形状是蜂窝状,翅片状,球状或板状。蓄热体基体由耐火材料、陶瓷材料或钢铁材料制成。本发明的热交换器具有较好的吸热和放热能力,蓄热量增加,热交换性能提高,同时可节约能源。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种热交换器,具体涉及一种带覆层的热交换器。
(二)背景技术
在冶金、机械等工业领域,以及农产品加工行业,热交换器是一种常用的设备。热交换器的主要功能是将空气、燃气预热。其中一类直接用煤、燃气、油或电作为热源,另一类是利用余热作为热源。热源首先将热交换器中的蓄热体加热,然后再送入需要加热的空气或燃气,经过蓄热体将热量带走。蓄热体一般由耐火材料、陶瓷材料或钢铁材料制成。蓄热体的吸热和放热能力是热交换器热交换性能的关键因素,也直接关系到热交换器的节能与否。为了提高热交换器热交换性能,有不少专利在其高热交换器结构上进行了改进,如CN2462326Y和CN2313197Y。通过改善蓄热体表面辐射能力来提高热交换器热交换性能的热交换器尚未见报道。
(三)发明内容
本发明针对现有技术中的不足,提供一种高效节能热交换器。
本发明的热交换器,包括蓄热体,在蓄热体表面的一面或多面涂有一层高辐射材料覆层。
上述高辐射材料覆层厚度0.02~3mm。
上述高辐射材料的发射率高于蓄热体基体材料的发射率。
上述蓄热体的形状是下列之一:蜂窝状,翅片状,球或椭球状,板状。
上述蓄热体可以是有内孔的蓄热体。内孔是圆形、方形、长方形、菱形、六角形或其他多边形。蓄热体基体由耐火材料、陶瓷材料或钢铁材料制成。
上述蓄热体的截面外形是圆形、方形、长方形、菱形、六角形或其他多边形。
上述高辐射材料可以是适用于耐火材料、陶瓷材料或钢铁材料等蓄热体上的本领域通用的任何一种高辐射远红外材料。
上述高辐射材料覆层可以通过刷涂、喷涂或浸涂等方式完成,涂覆后的热交换器可直接使用,也可先经高温固化后再使用。
在刷涂、喷涂或浸涂高辐射材料覆层前,在蓄热体基体表面先涂覆一层含有高温粘结剂的前处理液,可以进一步提高高辐射材料覆层与基体的附着力。
上述前处理液是含有PA80胶或水玻璃的水溶液。
对高辐射材料覆层涂料中固体组份进行超细化处理,使其粒度在20-900nm,也有利于提高高辐射材料覆层与基体的附着力。
本发明的热交换器在蓄热体表面涂有比蓄热体基体材料发射率高的高辐射材料层,可以提高热交换器的吸热和放热能力,使得热交换器比现有技术吸热快、放热快、蓄热量增加,热交换温度升高;提高热交换器热交换性能,同时可节约能源。特别的,在炼铁高炉热风炉格子砖表面涂有高辐射材料层时,热风炉内的烟气分布均匀,蓄热量明显增加,可提高送风温度,缩短换炉周期,减少燃气用量,减少空气流量,空气流量的减少又可进一步节能节电,还可以改变风机的选用型号,降低设备成本。
在轧钢蓄热式加热炉的蓄热体表面涂有高辐射材料层时,蓄热箱内温度可大幅度提高。
(四)附图说明
图1是蜂窝状热交换器蓄热体示意图,1、圆形内孔,2、高辐射材料覆层。
图2是翅片状热交换器蓄热体示意图,3、长方形内孔,4、高辐射材料覆层。
图3是非金属热交换器蓄热体局部截面示意图,5、基体,6、高辐射材料覆层,7、热交换面。
图4是蜂窝状热交换器蓄热体示意图,8、圆形内孔,9、高辐射材料覆层。
图5是球状热交换器蓄热体局部截面示意图,10、基体,11、高辐射材料覆层,12、热交换面。
图6是板状热交换器蓄热体局部截面示意图,13、基体,14、高辐射材料覆层,15、热交换面。
图7是椭球状热交换器蓄热体外形示意图。
(五)具体实施方式
实施例1.
如图1所示,用于炼铁高炉热风炉中的蓄热体——格子砖,格子砖(蓄热体)有圆形内孔1,在格子砖(蓄热体)所有表面包括内孔表面均刷涂有一层高辐射材料覆层2,厚度0.2mm。蓄热体基体是耐火材料,高辐射材料覆层2是发射率高于蓄热体基体材料的高辐射远红外材料,组份为:Cr2O3,110份,粘土80份,膨润土90份,棕刚玉300份,碳化硅100份,PA80胶400份,水100份,均为重量份。其中的固体组分采用超细化处理,使其粒度在25-700nm。与现有同类热交换器相比该热交换器节能可达20%以上。
实施例2.
如实施例1所述,所不同的是蜂窝状蓄热体的截面外形是长方形,有圆形内孔8和高辐射材料覆层9,如图4所示。
实施例3.
如图2所示,热交换器蓄热体是翅片状,蓄热体有长方形内孔3,在热交换器蓄热体所有表面(包括内孔表面)刷涂有一层高辐射材料覆层4,厚度0.03mm。蓄热体基体是陶瓷材料,高辐射材料覆层4是发射率高于蓄热体基体材料的高辐射远红外材料,组份为:ZrO15份,Cr2O3 8份,TiO210份,膨润土2份,Al2O3,15份,碳化硅10份,PA80胶30份,水10份,均为重量份。与现有同类热交换器相比该热交换器热效率提高10%以上。
实施例4.
如图6所示,热交换器蓄热体是板状,在热交换器蓄热体表面刷涂有一层高辐射材料覆层14,厚度0.1mm。蓄热体基体13是钢铁材料,高辐射材料覆层14是发射率高于基体材料的高辐射远红外材料,组份为:Cr2O3 60份,棕刚玉200份,粘土50份,膨润土30份,碳化硅200份,水玻璃200份,水100份,均为重量份。覆层14的外表面是热交换面15。刷涂高辐射材料覆层前,在蓄热体表面先刷一层前处理液,前处理液是含有重量百分比10%PA80胶的水溶液。
与现有同类热交换器相比该热交换器热效率提高10%以上。
实施例5.
如图5所示,热交换器蓄热体是球状,在蓄热体表面喷涂有一层高辐射材料覆层11,厚度2mm。蓄热体基体10是耐火材料,高辐射材料覆层11是发射率高于基体材料的高辐射远红外材料,组份为:ZrO 5份,碳化硅10份,钛白粉5份,粘土3份,棕刚玉40份,氢氧化铝10份,磷酸15份,水12份,均为重量份。与现有同类热交换器相比该热交换器的相对温度提高15℃以上。本实施例可用于蓄热式加热炉,在加热炉蓄热箱内进行热交换的是球状蓄热体。
实施例6.
如实施例5所述,所不同的是热交换器蓄热体是椭球状,如图7所示。
实施例7.
用于高炉热风炉内的蓄热球,在球状蓄热体表面喷涂有一层高辐射材料覆层,涂料组份为:碳化硅15份,棕刚玉2份,氧化锆35份,膨润土2份,氧化铬6份,PA80胶27份,水13份,均为重量份。
刷涂高辐射材料覆层前,在蓄热体表面先喷涂一层前处理液,前处理液是含有重量百分比10%水玻璃的水溶液。
实施例8.
在钢板基体蓄热体表面刷涂有一层高辐射材料覆层,涂料组份为:Fe2O360份,氧化锆5份,水玻璃20份,水15份,均为重量份。刷涂高辐射材料覆层前,在蓄热体表面先刷一层前处理液,前处理液是含有重量百分比8%PA80胶的水溶液。
本发明热交换器蓄热体上的高辐射材料覆层材料可任选,以上实施例仅为说明技术方案,并非对发明的进行限制。
Claims (8)
1. 热交换器,包括蓄热体,其特征在于在蓄热体表面的一面或多面涂有一层高辐射材料覆层,所述高辐射材料的发射率高于蓄热体基体材料的发射率。
2. 如权利要求1所述的热交换器,其特征在于所述高辐射材料覆层厚度0.02~3mm。
3. 如权利要求1所述的热交换器,其特征在于所述蓄热体的形状是下列之一:
蜂窝状,翅片状,球或椭球状,板状。
4. 如权利要求1所述的热交换器,其特征在于所述蓄热体是有内孔的蓄热体。
5. 如权利要求4所述的热交换器,其特征在于所述内孔是圆形、方形、菱形、六角形或其他多边形。
6. 如权利要求1所述的热交换器,其特征在于所述蓄热体的截面外形是圆形、方形、菱形、六角形或其他多边形。
7. 如权利要求1所述的热交换器,其特征在于在刷涂、喷涂或浸涂高辐射材料覆层前,在蓄热体基体表面先涂覆一层前处理液,前处理液是含有PA80胶或水玻璃的水溶液。
8. 如权利要求1所述的热交换器,其特征在于所述蓄热体基体由耐火材料、陶瓷材料或钢铁材料制成。
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