CN105757643A - 一种使用强化传热件的锅炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种使用强化传热件的锅炉，包括有锅壳或水管、炉膛或/和热烟气通道、以及工作介质；其中，锅壳或水管壁将炉膛或/和热烟气通道与工作介质隔开，并将炉膛或/和热烟气通道中的热量传递给工作介质；锅壳或水管壁的单面或双面设置有强化传热件，强化传热件从外表面到内部密布相互连通的小孔。本发明使用强化传热件的锅炉通过强化传热件快速吸收热烟气里面的热量或/和通过强化传热件快速释放热量给被加热物体，消除了热量传递过程中的瓶颈，以提高了锅炉热能利用率，达到锅炉节能和减少环境污染的目的。

Description

一种使用强化传热件的锅炉
技术领域
本发明属于热能工程技术领域，尤其涉及一种使用强化传热件的锅炉。
背景技术
锅炉是一种生产蒸汽、热水或加热其它工作介质（简称工质）的热工技术设备，按结构分为两大类：锅壳锅炉和水管锅炉。工作原理是通过燃烧煤、油、气及其他燃料，将化学能转化为热能，再通过锅壳或水管壁将热能传递到另一边的工质，使之升温、汽化或过热以产生所需要的不同状态的工质，供动力机械、热能设备或其他设备使用。在本文中，把锅壳或水管壁吸收燃烧及其产物热能的一面称为锅炉吸热面，把锅壳或水管壁释放热能加热工质的一面称为锅炉放热面，吸热面和放热面统称传热面；热烟气和工作介质统称流体。
在工业锅炉领域，我们使用的燃料产生的热能一开始大部分是在燃烧产生的高温烟气里面，一小部分在燃烧过程中变为辐射热能。要提高锅炉的热能利用率，吸热面吸收热能的速度和效率必须要高，放热面传递热量给工质的速度和效率也必须要高。为了达到以上目的，在有的场合传热面采用了加强对流传热的技术，如传热面增加了鳍片或肋片的方式加强其的吸放热速度，但是热能的传递效率始终不高，尤其在常用对流传热方式下，在很多场合并没有改变传热面传热过程中，对流传热速度为整个热能传递过程中的瓶颈这一问题。
如果有一种技术，可以加强锅炉中对流传热速度，尽最大可能消除热能传递过程中的瓶颈，必将提高锅炉热能利用效率。所以有必要进行开发研究，以提供一种新的高效传热技术的锅炉，提高热能利用效率，以达到锅炉节能和减少环境污染的目的。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种使用强化传热件的锅炉，以提高热能利用率，以达到锅炉节能和减少环境污染的目的。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种使用强化传热件的锅炉，包括有锅壳或水管、炉膛或/和热烟气通道、以及工作介质；其中，锅壳或水管壁将炉膛或/和热烟气通道与工作介质隔开，并将炉膛或/和热烟气通道中的热量传递给工作介质；锅壳或水管壁的单面或双面设置有强化传热件，强化传热件从外表面到内部密布相互连通的小孔。
进一步地，所述强化传热件上开有一个或多个向同一方向开口的空腔。
进一步地，所述强化传热件的截面为圆形、方形或其它形状的截面。
进一步地，所述强化传热件为凸台形或平板型。
进一步地，所述强化传热件外形顶部截面积≦底部截面积、几何中心线与底部截面的角度15°-90°。
进一步地，所述锅壳或水管壁和强化传热件通常为高导热率材料；锅壳或水管壁通过强化传热件吸收热烟气中的热能传递给工作介质或吸收热量后通过强化传热件释放热量给工作介质时，流体分成无数细流进出强化传热件上的密布小孔的过程，对流面积大大增加，同时产生无数的湍流，提高了对流传热系数。
相较于现有技术，本发明使用强化传热件的锅炉通过强化传热件快速吸收热烟气里面的热量或/和通过强化传热件快速释放热量给被加热物体，消除了热量传递过程中的瓶颈，以提高了锅炉热能利用率，达到锅炉节能和减少环境污染的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明强化传热件的用于锅炉的放热面的原理示意图；
图2是本发明强化传热件的用于锅炉的吸热面的原理示意图；
图3A-图3D是本发明的强化传热件的示意图；
图4为吸热面、放热面均采用强化传热件的原理示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种使用强化传热的锅炉，通过设置强化传热件，快速吸收热烟气里面的热量并透过锅壳或水管壁快速传递给工质，消除了锅炉内热量传递过程中的瓶颈，以提高了锅炉热能利用率，达到锅炉节能和减少环境污染的目的。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本发明的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分方式。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。
以下分别进行详细说明。
图1所示是本发明在放热面使用强化传热件的示意图。本发明使用强化传热的锅炉包括有锅壳或水管壁1、炉膛或/和烟气通道5-1、工作介质4；其中，锅壳或水管壁1将热烟气通道5-1与工作介质4隔开，并将炉膛或/和热烟气通道5-1中的热量传递给工作介质4；锅壳或水管壁1的放热面设置有强化传热件11-4，强化传热件11-4从外表面到内部密布相互连通的孔，强化传热件11-4外形顶部截面积≦底部截面积、几何中心线与底部截面的角度90°。
如图1所示，其中锅壳或水管壁1和强化传热件11-4通常为高导热率材料；锅壳或水管壁1吸收热烟气6中的热能传递给强化传热件11-4，工作介质流过强化传热件11-4时，分成无数细流2进出强化传热件11-4上的密布小孔的过程，对流面积大大增加，同时产生无数的湍流3，提高了对流传热系数。根据对流传热计算公式可知，在流体流量和温压相同的情况下，对流传热量与面积和对流传热系数成正比。因此，强化传热件11-4释放大量热能给工作介质4，使得相同条件下工作介质吸收热量大大增加，加快了工作介质的升温速度，增加了热量利用效率，达到了节能的目的。
图2是本发明另一实施例在吸热面使用强化传热件的锅炉示意图。本发明使用强化传热的锅炉包括有锅壳或水管壁1、炉膛5-2、工作介质4；锅壳或水管壁1将炉膛5-2与工作介质4隔开，并吸收炉膛5-2中的热烟气热量和辐射热量传递给工作介质4；其中，锅壳或水管壁1的吸热面设置有强化传热件11-2，强化传热件11-2从外表面到内部密布相互连通的孔，强化传热件11-2外形顶部截面积≦底部截面积、几何中心线与底部截面的角度90°。如图2所示，其中锅壳或水管壁1和强化传热件11-2通常为高导热率合金材料；热烟气6流过强化传热件11-2时，分成无数细流9进出强化传热件11-2上的密布小孔的过程，对流面积大大增加，同时产生无数的湍流10，提高了对流传热系数。根据对流传热计算公式可知，在流体流量和温压相同的情况下，对流传热量与面积和对流传热系数成正比。因此，强化传热件11-2吸收到大量热烟气6中的热能；另外火焰8产生的辐射热能7辐射到强化传热件11-2上，由于强化传热件11-2上密布的小孔和开口的空腔提高了其热辐射的吸收比，故强化传热件11-2吸收到更多的辐射热能7。强化传热件11-2吸收的这些更多的热能通过锅壳或水管壁1传递给工作介质4，使得相同条件下工作介质吸收热量大大增加，加快了工作介质的升温速度，降低了热烟气的排放温度，达到了节能的目的。
图3A-图3D所示为强化传热件的四种具体实施形式，当然，不限于这四种形状，其他不规则形状也可以。其中，强化传热件1-1、1-2的几何中心线与底部截面的角度为90°，强化传热件1-2开有多个空腔。而强化传热件1-3几何中心线与底部截面的角度为小于90°。强化传热件1-4外形为圆形且没有中心空腔。具体实施中，外形、空腔、密布的小孔形状、中心线角度等要素均可以根据满足强化传热的具体情况进行改变，不局限于这几种形状，可以有更多的形式。
图4为本发明又一实施例，在锅炉的吸热面和放热面均设置有强化传热件，其集中了图1和图2快速吸收热量和释放热量的优点，产生更好的节能效果。
本发明方法创造出一个适合热工技术领域锅炉内强化热传递的技术方案。可以改变很多种锅炉的热能使用效率，产生明显的节能效果。
综上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种使用强化传热件的锅炉，包括有锅壳或水管、炉膛或/和热烟气通道、以及工作介质；其特征在于：锅壳或水管壁将炉膛或/和热烟气通道与工作介质隔开，并将炉膛或/和热烟气通道中的热量传递给工作介质；锅壳或水管壁的单面或双面设置有强化传热件，强化传热件从外表面到内部密布相互连通的小孔。
2.如权利要求1所述的使用强化传热件的锅炉，其特征在于：所述强化传热件上开有一个或多个向同一方向开口的空腔。
3.如权利要求1所述的使用强化传热件的锅炉，其特征在于：所述强化传热件的截面为圆形、方形或其它形状的截面。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的使用强化传热件的锅炉，其特征在于：所述强化传热件为凸台形或平板型。
5.如权利要求4所述的使用强化传热件的锅炉，其特征在于：所述强化传热件外形顶部截面积≦底部截面积、几何中心线与底部截面的角度15°-90°。
6.如权利要求5所述的使用强化传热件的锅炉，其特征在于：所述锅壳或水管壁和强化传热件为高导热率材料。
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