CN103884218A - 偏心型径向换热管 - Google Patents

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CN103884218A CN201410148574.3A CN201410148574A CN103884218A CN 103884218 A CN103884218 A CN 103884218A CN 201410148574 A CN201410148574 A CN 201410148574A CN 103884218 A CN103884218 A CN 103884218A
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杨懿
谢国威
王春凯
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Abstract

本发明涉及超导体热管技术领域，特别涉及一种偏心型径向换热管，包括内管、外管以及两端的端盖，其特征在于，所述内管相对外管处于向上偏心的位置，使水平放置的内管和外管之间的工质腔形成上小下大的格局，所述端盖的厚度h为30～50mm，作为换热管与相应管板连接处的端盖上设有保护套管，保护套管的两端分别连接端盖与外管。所述外管的外表面先通过渗碳淬火法获得HRC58～62的高碳马氏体硬化表层，再采用热喷涂法，对表面做渗铝处理，形成0.1～0.15mm的防腐保护层。与现有技术相比，本发明有益效果是：设计有耐磨保护套管，避免换热管受热膨胀后，外管壁的直接磨损；可使散热器在较低的温度下启动，并保持均匀的温度分布。

Description

偏心型径向换热管
技术领域
本发明涉及超导体热管技术领域，特别涉及一种偏心型径向换热管。
背景技术
热管是一种高效的强化传热元件。热管技术充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。典型的热管由密闭管壳、工作介质组成，将管壳内形成一定的真空后充以适量的工作介质。管的一端为蒸发段（加热段)，另一端为冷凝段（冷却段）。当热管的一端受热时工作介质蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结，介质凝结随重力作用或毛细张力作用流回蒸发段。如此循环不己，热量由热管的一端传至另—端。实现在热管内热量向单一方向转移。
按照热管的结构和工作方式可以分为轴向热管和径向热管两大类。轴向热管的加热段和冷却段位于热管中心轴的两端，工作介质的汽化蒸汽在中心轴方向流动，实现中心轴方向的单向传热。而径向热管是在外管壁作为加热段，内管壁为冷却段，工作介质在重力作用下，液相存在于内腔下部的液池内，通过在中间夹套内工质在内外管夹套之间的不断汽化、冷凝实现在外管和内管之间的径向热量转移，因此称为径向热管。
径向热管的特征是通过充装在密闭真空换热管腔内的传热工质进行周而复始的蒸发与冷凝过程，将热量沿换热管的径向(圆心半径方向)从外侧换热管(吸热侧)传向内侧换热管(放热侧)，是沿两支换热管的径向之间完成热量传递过程。径向热管一般采取水平放置形式组成换热设备，流过外侧换热管的流体介质可以是沿铅直方向的自上而下或者自下而上的流动形式，也可以是沿水平方向的流动形式。
径向热管可以作为烟气显热的回收的主要换热管。一般两支换热管的圆心是重合的(即同心)，这种热管的制造工艺相对简单。而且具有比普通轴向热管更好的等温特性。
在焦化或者炼铁、烧结设备的余热节能回收装置上，在生产主工艺过程中冷却烟气中会带有大量的尘埃，并夹有富含硫化合物。在余热回收过程中，尘埃对换热管产生剧烈磨损。并且随着烟气温度的降低，有可能在换热管表面达到硫化物的露点温度，迅速腐蚀换热管，因此在这种工作环境下应用径向换热管技术可以有效保护热管。
同心径向换热管的密封端盖容易制造，但是受限于内管和外管的直径。液池的容积有限，如果按照正常充液系数充液，在冷态时，工作介质的液面会接触内管的底部外表面。降低了液池蒸发面的面积，同时接触换热也降低了径向热管的传热速度。
发明内容
本发明的目的是提供一种偏心型径向换热管，克服现有技术的不足，改变内管在外管中的分布形式，结构简单、方便加工，改善内部工作介质液池的容积，有效提高径向换热管的传热效率。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
偏心型径向换热管，包括内管、外管以及两端的端盖，其特征在于，所述内管相对外管处于向上偏心的位置，使水平放置的内管和外管之间的工质腔形成上小下大的格局，所述端盖的厚度h为30～50mm，作为换热管与相应管板连接处的端盖上设有保护套管，保护套管的两端分别连接端盖与外管。
所述外管的外表面先通过渗碳淬火法获得HRC58～62的高碳马氏体硬化表层，再采用热喷涂法，对表面做渗铝处理，形成0.1～0.15mm的防腐保护层。
所述内管与外管的中心线偏心距离L为5～10mm。
所述外管的外壁上设有沿轴向分布的散热翅片。
与现有技术相比，本发明有益效果是：
1）内管偏心型结构能够增大工作介质液池的容积，内管与外管之间的密闭夹套内的工作介质能够达到足够的充液系数，并且在工作时工作介质避免与内管外壁直接接触；
2）外管表面的淬火工艺能够在多尘的环境下提供更高的表面硬度，降低粉尘对管壁的磨蚀，提高换热管寿命；
3）换热管的一端为实心端盖，另一侧除了端盖，还设计有耐磨保护套，避免换热管受热膨胀后，外管壁的直接磨损；
4）偏心径向换热管中的真空环境和低沸点工质的使用可使散热器在较低的温度下启动，并保持设备或空间中均匀的温度分布。
附图说明
图1是本发明实施例轴向截面剖视图；
图2是图1中沿A-A线剖视图；
图3是本发明实施例工作状态示意图。
图中：1-内管2-外管3-端盖4-工质腔5-保护套管6-散热翅片7-工质8-管板
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
见图1、图2，是本发明偏心型径向换热管实施例结构示意图，包括内管1、外管2，以及两端的端盖3，所述内管1相对外管2处于向上偏心位置，使水平放置的内管1和外管2之间的工质腔4形成上小下大的格局，端盖3的厚度h增至30～50mm，提高了强度，作为换热管与相应管板8连接处的端盖上设有保护套管5，保护套管5的两端分别连接端盖3与外管2，使换热器可直接与余热设备外壳焊接，避免外管2受热后膨胀与余热设备外壳发生摩擦而损坏。
工质腔4内注入超导换热工质，抽真空，工质腔4底部为工作介质液池，承装足够的工作介质，用于传热。使用时要注意换热管的安装方向，保证工作状态时，内管1的中心轴处于外管2中心轴线的正上方。
为了提高外管耐磨性和耐腐蚀的能力，在制造过程中对外管2的外表面作淬火硬化处理，将外管2的外表面先通过渗碳淬火法获得HRC58～62的高碳马氏体硬化表层，再采用热喷涂法，对表面做渗铝处理，形成0.1～0.15mm的防腐保护层。
实施例中，外管2的内径D1为60～80mm，内管1外径D2为25～45mm，内管1和外管2中心轴的径向相对偏心距离L为5～10mm。内管1和外管2的壁厚为2.5～4.5mm。
实施例中，外管2的外壁可为光管，或为增加换热面积，在外管外壁上设有沿轴向分布的散热翅片6，可根据具体使用环境和不同工况换热需求选择。
见图3，这样换热器就无需设计纺锤形外管即可在工质腔4下部形成足够的充液容积，并且保证液相的工质7与内管1外壁非直接接触，内管1内为受热液体，工质7的蒸汽包围在内管的外壁上，液相工质的汽液相之间有足够的挥发分界面。

Claims (4)

1.偏心型径向换热管，包括内管、外管以及两端的端盖，其特征在于，所述内管相对外管处于向上偏心的位置，使水平放置的内管和外管之间的工质腔形成上小下大的格局，所述端盖的厚度h为30～50mm，作为换热管与相应管板连接处的端盖上设有保护套管，保护套管的两端分别连接端盖与外管。
2.根据权利要求1所述的偏心型径向换热管，其特征在于，所述外管的外表面先通过渗碳淬火法获得HRC58～62的高碳马氏体硬化表层，再采用热喷涂法，对表面做渗铝处理，形成0.1～0.15mm的防腐保护层。
3.根据权利要求1所述的偏心型径向换热管，其特征在于，所述内管与外管的中心线偏心距离L为5～10mm。
4.根据权利要求1所述的偏心型径向换热管，其特征在于，所述外管的外壁上设有沿轴向分布的散热翅片。
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