CN101504261A

CN101504261A - 一种纵向流一体式翅片管

Info

Publication number: CN101504261A
Application number: CNA2009100375482A
Authority: CN
Inventors: 李静; 苏华龙; 杜娟; 刘建勇; 郑海峰
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2029-03-03
Also published as: CN101504261B

Abstract

本发明公开了一种纵向流一体式翅片管，其由基管(1)、翅片(2)、槽道(3)一体构成，各槽道(3)之间分布着平行排列的多个翅片(2)，且多个翅片(2)沿基管(1)的外周方向均匀分布，沿纵向呈顺排或错排方式，所述槽道(3)横截面呈梯形、U形、V形或矩形。各翅片厚度一致，翅片表面呈鳍形，与流向呈一坡角，纵向流间隔设有纵向流体通道。本发明的基管与翅片是一个整体，既具有紧凑的翅片结构、大的传热面积，又能明显的提高传热速度和增大传热系数，可用于纵向流的一体式三维翅片管换热器中，换热管管外采用这种一体式翅片强化传热结构，能够很好的满足强化传热和低机械功耗要求。

Description

一种纵向流一体式翅片管

技术领域

本发明涉及适用于石油、化工、制冷、冶金、能源等行业的各种类型的热交换设备和加热设备的纵向流一体式翅片管。

背景技术

节能、减排、降耗是我国的基本国策，当前在低排放动力电厂、石油炼制、工业炉、加热炉、煤化工、化纤、水泥工业热量回收领域面临的挑战是改善设备和工艺流程的高效性、成本的经济性，使能源效率最大化。目前在各种类型的热交换设备和加热设备中，主要有蛇形管换热器、光管式换热器、翅片式换热器、鳍片式换热器、针式换热器、热管式换热器，介质主要以横向掠过管径进行换热。防积灰、防冲击、同时具有高的稳定传热特性，一直是存在的问题；在降低流动阻值方面，鳍片式换热器的开发应用有一定效果。纵流壳程换热器由于具有传热系数高、压降小、抗振性能优越等优点，近年来发展迅速，在工业中的应用日益广泛。国内外的专利情况及相关文献资料表明，与横向流换热器相比，关于纵向流翅片管换热器的研究显然还远不够充分。

对于用于烟气回收应用场合，目前常用横向流管翅换热器，较高的流阻、积灰、结垢一直是该领域要竭力解决的问题。考虑到高温烟气条件下，参与换热的烟气侧换热能力较低，因此需要进行传热强化。由于结构等多方面原因，管翅式换热器的翅片元件一般都很薄，采用套装和镶嵌工艺为主，致命缺点是翅片和光管外表面结合的牢固程度不能保证，管子和翅片之间接触不好，热阻大，影响传热。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种纵向流一体式翅片管。其基管与翅片是一个整体，既具有紧凑的翅片结构、大的翅片面积，又能明显的提高传热速度和增大传热系数，利于维护和在工业中高传热的领域推广应用。在换热器烟气强化侧流体整体呈纵向流(大致平行于管束)，换热管管外采用一体式翅片强化传热结构，能够较好的满足强化传热和低机械功耗这种要求。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种纵向流一体式翅片管，由基管1、翅片2、槽道3一体构成，各槽道3之间分布着平行排列的多个翅片2，且多个翅片2沿基管1的外周方向均匀分布，沿纵向呈顺排或错排方式，所述槽道3横截面呈梯形、U形、V形或矩形。

上述的纵向流一体式翅片管中，各翅片厚度一致，翅片表面呈鳍形，与流向呈一坡角，纵向流间隔设有纵向流体通道。

上述的纵向流一体式翅片管中，其特征在于所述坡角为30～50度。

上述的纵向流一体式翅片管中，所述基管的横截面为圆形、椭圆形、正方形或矩形。

上述的纵向流一体式翅片管中，所述槽道之间分布着平行排列的翅片，基管管壁厚为2～5mm，翅高3～8mm，翅根纵向厚4～6m，翅片间距3～5mm。

本发明可以通过热挤压、冷挤压、轧制或其它压铸方法在基管上制造出槽道，然后用切削刀具切削槽道之间的基管，形成翅片；

壳体进口壳内侧装有导流筒，导流筒与筒体进行焊接连接，充分实现纵向流的分布均匀性。

本发明发明可用于纵向流的一体式三维翅片管换热器中，包括壳体和管束，壳体上设有流体进口和流体出口，及导流筒，壳体两端分别设有管箱，管箱上设有管束流体进口和出口，所述壳体呈现圆形截面形状，所述管束由多个翅片管组成管束芯，管束由平行栅圈交错支撑。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

(1)翅片紧凑度高，沿圆周方向均匀分布；翅片强度高，翅片与基管一体，不存在接触热阻；节省金属耗材，空间体积减小，传热系数大大提高；

(2)从结构上做了流型改变，既实现小流道水力直径的同时，又降低了机械损耗；

(3)由于换热管槽道和翅片是靠挤压加工而成，翅片与换热管自成一体，因此在翅片和基管之间不存在接触热阻，从而消除加工热阻，使得总的热阻大大减小；

(4)本发明的翅片布置，使传热面积大大增加，在承受强度应力方面有较强的优越性；根部抗弯矩和切应力的能力较强。

(5)坡度的设计可防止纵流过程灰尘积聚，检修时便于灰尘清理。

(6)本发明的整体式外翅片管具有很大的比表面积，大大强化了蒸汽冷凝与对流传热性能，可以在能源化工、制冷、电子散热等领域应用。

附图说明

图1为本发明纵向流一体式翅片管示意图；

图2为图1中翅片管左视图；

图3是本发明方法轧制出的分布有槽道的基管结构示意图；

图4是翅片形状示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1、2所示，本发明的整体式翅片管由基管1、翅片2、槽道3呈一体构成，各槽道3之间分布着平行排列的多个翅片2，且多个翅片2沿基管1的外周方向均匀分布，沿纵向呈顺排(也可以呈错排，即前后非对齐地错开排列)，翅片2按8、12或16等分均匀分布在基管1的外表面上。

图2所示，基管1横截面形状是圆形，槽道3呈梯形，翅片的周边呈扇形，表面呈平板状。

加工时，选用较厚壁管材，首先通过热挤压、冷挤压、轧制或其它压铸方法制造出有槽道3的基管1，然后用一把专用切削刀具切削槽道之间的基管，形成符合纵向流流型的翅片，如图3。

如图4所示，所述翅片形状迎流向坡度角α在30～50度之间，呈流线型，翅高在3～15mm(或可调)，翅纵向间距3～5mm。背流处β角呈75～120度，翅根部呈圆滑过渡，翅根纵向厚4～6mm。基管材料选用碳钢及其它有色合金。

Claims

1、一种纵向流一体式翅片管，其特征在于由基管(1)、翅片(2)、槽道(3)一体构成，各槽道(3)之间分布着平行排列的多个翅片(2)，且多个翅片(2)沿基管(1)的外周方向均匀分布，沿纵向呈顺排或错排方式，所述槽道(3)横截面呈梯形、U形、V形或矩形。

2、根据权利要求1所述的纵向流一体式翅片管，其特征在于各翅片厚度一致，翅片表面呈鳍形，与流向呈一坡角，纵向流间隔设有纵向流体通道。

3、根据权利要求2所述的纵向流一体式翅片管，其特征在于所述坡角为30～50度。

4、根据权利要求3所述的纵向流一体式翅片管，其特征在于所述基管的横截面为圆形、椭圆形、正方形或矩形。

5、根据权利要求1～4任一项所述的纵向流一体式翅片管，其特征在于所述槽道之间分布着平行排列的翅片，基管管壁厚为2～5mm，翅高3～8mm，翅根纵向厚4～6m，翅片间距3～5mm。