CN107192290A - 多边形肋片多椭圆鳍片管换热元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多边形肋片多椭圆鳍片管换热元件，它包括至少三根平行布置的基管，以及设在每根基管两侧的若干组相互对称的肋片和设在基管沿气流方向两侧的对称布置的扁钢，所述的两根基管的截面为椭圆形，所述肋片由多个相同的多边形构成，且多边形的数量与基管数量相等，且每个基管两侧对称的两个多边形的顶点位于同一椭圆上，该椭圆是由每个基管的外边缘向外偏移一定距离形成，每组对称的肋片间均留有工艺间隙，所述肋片与椭圆基管的外壁面采用焊接的方式连接。本发明不仅肋化系数高，且温度场分布均匀，积灰少，整个肋片管的换热效率高，相对金属耗量低。

Description

多边形肋片多椭圆鳍片管换热元件

技术领域

本发明涉及一种换热元件，尤其涉及一种多边形肋片多椭圆鳍片管换热元件。涉及电力、环保、能源、化工、建材、冶金、以及其它工业与民生用换热设备技术领域。

背景技术

随着我国国民经济的高速发展，不可避免地引起了环境污染（大气污染、水污染和土地污染），近几年来，环境污染日益突出，特别是大气污染，雾霾天气越来越多、范围越来越广、程度越来越严重，人们对大气污染的感受度最深，因为与人们“吸吸”相关。大气污染的形成原因很多，如扬尘、汽车尾气、工业排放等，其中工业排放越来越受到关注，特别是燃煤设备的尾气排放，在电力行业，国家发改委、国家环保部和国家能源局2014年根据国务院《能源发展战略行动计划（2014-2020）》联合发布了《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》，该行动计划明确了节能减排的目标和时间节点要求。针对该行动计划，各电力公司及燃煤电厂相应制定了具体的节能减排改造方案并予以落实，节能减排的措施之一就是将电厂锅炉机组的排烟温度降低，所以在改造方案中，通常都要新增烟气和水的换热装置，有的电厂同时还改造原有的换热装置，通过换热装置将烟气的热量传递给介质水，达到降低排烟温度的目的。这种换热装置在电厂通常称为省煤器或烟气（水）换热器或烟气冷却器或者就称换热器。在换热装置里最重要的元件就是换热管，带扩展受热面的换热管由于综合经济性能高和节省空间，得到了广泛的应用，尤其是带扩展受热面的椭圆形换热管，由于积灰和磨损相对较轻，也逐步在一些项目上得到应用。

多肋片管（管子数量大于等于3）换热元件目前市场上还没有。目前用于上述换热装置的椭圆形换热管的扩展受热面是H型肋片，如H型单椭圆换热管和H型双椭圆换热管，是由H型圆截面换热管移植而来，如图1所示为H型双椭圆换热管，其中基管1是椭圆管，肋片2是H型的，因其形状似英文字母H，而基管为椭圆管被称为H型椭圆肋片管，区别于基管为圆截面的H型肋片管，如图2所示为H型双圆形换热管。肋片的传热机理是将烟气（气体）的热量通过热传导传递到基管1内的介质水（或汽水混合物），或者是将基管1内介质的热量传递给基管1外的气体，在其它影响因素都相同的情况下，肋片传递热量能力的大小，也就是热传导效率与肋片的高度（肋片的最外边缘距离基管1的最近外边缘尺寸）有密切的关系，高度越小传热能力越大，反之越小。从图1和图2可以看出，H型肋片外边缘距离基管1最近外边缘的尺寸都是不等的，其中顶点A距离基管1最近外边缘的尺寸最大，A处传递热量的效果最差，也就是A处受热面的利用率最低，提高受热面的利用率是本发明专利的目的，如果将A处的受热面用于别处，如图1和图2中B点的外侧C处，只要C处距离基管1最近外边缘的尺寸L1小于A处距离基管1最近外边缘的尺寸L，换热效果则有所提高。

为进一步减少积灰，提高换热管的换热效率，在基管沿气流方向的两侧焊接扁钢，如图3和图4。由流体动力学可知，流体横向冲刷管子（圆管或椭圆管）时，管子在流体流动方向的前后两侧存在涡流区，含灰的气流就会在涡流区积灰，受热面管子一旦积灰将大大降低换热效果，扁钢将破坏涡流区，减少积灰，尤其是背风面，从而达到提高换热效果的作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种多边形肋片多椭圆鳍片管换热元件（椭圆管数量大于等于3），其不仅肋化系数高，而且温度场分布均匀，积灰进一步减少，整个肋片管的换热效率高，相同传热量情况下金属耗量低。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种多边形肋片多椭圆管换热元件，它包括至少三根平行布置的基管，基管沿气流方向的两侧焊接扁钢，以及设在每根基管两侧的若干组相互对称的肋片，所述的两根基管的截面为椭圆形，所述肋片由多个相同的多边形构成，且多边形的数量与基管数量相等，且每个基管两侧对称的两个多边形的顶点位于同一椭圆上，该椭圆是由每个基管的外边缘向外偏移一定距离形成，每组对称的肋片与扁钢间均留有工艺间隙c，所述肋片与椭圆基管的外壁面采用焊接的方式连接。

优选地，每组肋片是以椭圆基管的长轴方向对称布置。

优选地，位于椭圆基管上的相邻组的肋片间距根据需要设置，通常为5-50mm。

优选地，每组对称的肋片与扁钢间的工艺间隙c根据基管大小进行调节，通常为2-20mm。

优选地，扁钢的宽度 a 和厚度b根据管子的大小和气流的特性决定，通常a为6-50mm,b为3-12mm。

优选地，所述扁钢与椭圆基管焊接连接或专门定制椭圆鳍片管。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明由于采用了椭圆基管，跟圆形基管相比减小了气流经过基管表面所造成的阻力损失，从而减少了能耗，且基管沿气流方向的两侧焊接了扁钢，破坏了气流的涡流区，减少了含灰气流在管子表面的积灰，尤其是气流冲刷的背面，从而进一步提高了换热效果，同时因为肋片外边缘距离基管最近外边缘的尺寸接近相等，肋片的温度场分布均匀，换热效果最好，肋片的利用率最高，相同传热量情况下金属耗量低。

附图说明

图1为现有的H型双椭圆形换热管的结构示意图。

图2为现有的H型双圆形换热管的结构示意图。

图3为本发明的主视图。

图4为图3的俯视图。

图5为图3的侧视图。

其中：

基管1、肋片2、扁钢3。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图3—5所示，本发明涉及一种多边形肋片多椭圆鳍片管换热元件（椭圆管数量大于等于3），包括至少三根平行布置的基管1，以及设在每根基管1两侧的若干组相互对称的肋片2和设在基管1沿气流方向两侧的对称布置的扁钢3，相互对称的每组肋片2组成的平面均垂直于基管的轴心线方向，所述基管1的截面均为椭圆形，所述肋片2由多个相同的多边形构成，且多边形的数量与基管数量相等，且每个基管两侧对称的两个多边形的顶点位于同一椭圆上，该椭圆是由每个基管1的外边缘向外偏移一定距离形成，以使得多边形上每个点到基管1外边缘的距离接近相等，达到温度场分布均匀，换热效果最佳，每组对称的肋片2间均留有工艺间隙，所述肋片2与椭圆基管1的外壁面采用焊接的方式连接，扁钢3与椭圆基管1可以焊接连接，也可以专门定制椭圆鳍片管。

在本实施例中，每组肋片是以椭圆基管的长轴方向对称布置，位于椭圆基管上的相邻组的肋片间距为5-50mm，每组对称布置的肋片2与扁钢3之间的工艺间隙为2-20mm，由于采用了椭圆基管，减小了气流经过基管表面所造成的阻力损失，从而减少了能耗，且基管沿气流方向的两侧焊接了扁钢，破坏了气流的涡流区，减少了含灰气流在管子表面的积灰，尤其是气流冲刷的背面，从而进一步提高了换热效果，同时肋片2外边缘距离基管1最近外边缘的尺寸接近相等，达到温度场分布均匀，换热效果最佳，因此与H型肋片相比是节省材料的，使得整个换热元件和换热装置的重量降低。

以上所述仅为本发明的一种较佳实现方案而已，并不用以限制本发明，凡在本发明原则范围内所做的非根本性修改、替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多边形肋片多椭圆鳍片管换热元件，它包括至少三根平行布置的基管（1），以及设在基管（1）两侧的若干组相互对称的肋片（2）和设在基管1沿气流方向两侧的对称布置的扁钢3，其特征在于：所述基管（1）的截面均为椭圆形，所述肋片（2）由多个相同的多边形构成，且多边形的数量与基管数量相等，且每个基管两侧对称的两个多边形的顶点位于同一椭圆上，该椭圆是由每个基管（1）的外边缘向外偏移一定距离形成，每组对称的肋片（2）间均留有工艺间隙，所述肋片（2）与椭圆基管（1）的外壁面采用焊接的方式连接。

2.根据权利要求1一种多边形肋片多椭圆鳍片管换热元件，其特征在于：每组肋片（2）是以椭圆基管（1）的长轴方向对称布置。

3.根据权利要求1一种多边形肋片多椭圆鳍片管换热元件，其特征在于：位于椭圆基管（1）上的相邻组的肋片（2）间距根据需要设置，通常为5-50mm。

4.根据权利要求1一种多边形肋片多椭圆鳍片管换热元件，其特征在于：每组对称的肋片（2）与扁钢（3）间的工艺间隙根据基管（1）大小进行调节，通常为2-20mm。

5.根据权利要求 1一种多边形肋片多椭圆鳍片管换热元件，其特征在于：对称扁钢（3）的宽度 a 和厚度b根据管子的大小和气流的特性决定，通常a为6-50mm，b为3-12mm。

6.根据权利要求 1一种多边形肋片多椭圆鳍片管换热元件，其特征在于：所述扁钢（3）与椭圆基管（1）焊接连接或专门定制椭圆鳍片管。