CN107747884A - H‑x形肋片管 - Google Patents

Abstract

H‑X形肋片管，包括基管和多对肋片。每个肋片具有第1端平面部、过渡部和第2相对端平面部，第1端平面部与第2相对端平面部相互平行但不共面并通过过渡部相互连接。每对肋片包括第一侧肋片和第二相对侧肋片，相邻肋片对的第一侧肋片的第1端平面部相互平行并间隔距离C并且第二相对侧肋片的第1端平面部也相互平行并间隔距离C，第一侧肋片的过渡部与第二相对侧肋片的过渡部的倾斜或弯曲方向相反。每个肋片通过设置在过渡部上的弧形缺口无缝接合在基管外周表面上。本发明的换热管单位管长换热面积增大、换热效率提高并且对进口气流不均场合的适应性增强。

Description

H-X形肋片管

技术领域

本发明总体涉及一种烟气换热器的传热管。

背景技术

目前，圆管或椭圆基管的“H”形肋片传热管广泛应用在各类烟气换热器中，其具有抗磨损、抗积灰性能良好、流动阻力小、功耗低、结构紧凑等优点。

但是，相对其他类型的肋片传热管，“H”形肋片传热管的传热效率亟待进一步提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的传热管，其能克服现有技术的某种或某些缺陷。

根据本发明的第一方面，提供了一种传热管，包括：

基管；以及

固定在基管外周表面上的多对肋片，所述多对肋片沿基管轴向隔开布置，

其中每个肋片具有第1端平面部、过渡部和第2相对端平面部，第1端平面部与第2相对端平面部相互平行但不共面并通过过渡部相互连接，

每对肋片包括第一侧肋片和第二相对侧肋片，相邻肋片对的第一侧肋片的第1端平面部相互平行并间隔距离C并且第二相对侧肋片的第1端平面部也相互平行并间隔距离C，第一侧肋片的过渡部与第二相对侧肋片的过渡部的倾斜或弯曲方向相反，

每个肋片通过设置在过渡部上的弧形缺口无缝接合在基管外周表面上。

根据第一方面的一个优选实施例，在每对肋片中，第一侧肋片的第1端平面部与第二相对侧肋片的第2相对端平面部共面，第一侧肋片的第2相对端平面部与第二相对侧肋片的第1端平面部共面。

根据本发明的第二方面，提供了另一种传热管，包括：

相互平行并且隔开布置的两个基管；以及

固定在所述两个基管外周表面上的多对肋片，所述多对肋片沿基管轴向隔开布置，

其中每个肋片具有第1端平面部、第1过渡部、中间平面部、第2过渡部和第2相对端平面部，其中第1端平面部通过第1过渡部连接于中间平面部，第2相对端平面部通过第2过渡部连接于中间平面部，第1端平面部和第2相对端平面部共面并与中间平面部相互平行但不共面，

每对肋片包括第一侧肋片和第二相对侧肋片，相邻肋片对的第一侧肋片的第1端平面部相互平行并间隔距离C并且第二相对侧肋片的第1端平面部也相互平行并间隔距离C，第一侧肋片的第1过渡部与第二相对侧肋片的第1过渡部的倾斜或弯曲方向相反，第一侧肋片的第2过渡部与第二相对侧肋片的第2过渡部的倾斜或弯曲方向也相反，

每个肋片通过设置在第1过渡部和第2过渡部上的弧形缺口无缝接合在相应的基管外周表面上。

根据第二方面的一个优选实施例，在每对肋片中，第一侧肋片的第1端平面部和第2相对端平面部与第二相对侧肋片的中间平面部共面，第一侧肋片的中间平面部与第二相对侧肋片的第1端平面部和第2相对端平面部共面。

根据本发明的一个具体实施例，对于每个肋片，过渡部均可以为平面过渡部，与第1端平面部和第2相对端平面部分别形成相应的钝角夹角。但是，根据应用场合例如需要进一步增加换热面积的场合，过渡部也可以形成波纹(板)形状。

根据本发明的一个具体实施例，每对肋片在基管横截面上的投影整体可以形成四边形外轮廓。

根据本发明的一个优选实施例，每对肋片在基管横截面上的投影整体形成矩形外轮廓。这种情况下，每个肋片均可以通过弯折相同尺寸的矩形钢片(并随后冲出一致的弧形缺口)而形成相同形状。另外，每对肋片的第一侧肋片和第二相对侧肋片在基管横截面上的投影之间的最小间距W可以等于或大于零。

根据本发明的一个具体实施例，相邻肋片对之间的距离C(例如10～50毫米间距)大于每个肋片自身的起伏高度D。

根据本发明的一个优选实施例，每个肋片的第1端平面部、第2端平面部均与基管的横截面平行。

根据本发明的不同具体实施例，基管主体通常可以是具有圆形或椭圆形横截面的传热直管。

由于本发明这种翅片或肋片管沿基管轴线或轴向看的形状颇象英文字母“H”，而沿肋片长边俯视二片肋片重叠形状又类似英文字母“X”的排列，故称之为“H-X”形肋片，整根传热管也就可以称之为“H-X”形肋片管或交错肋片管。

与应用现有“H”形肋片管的烟气换热器相比，应用本发明的“H-X”形肋片管的烟气换热器除了继承原有的抗磨损、防积灰的性能外，还具有下列显著优点：

(1)换热效率提高

在相同基管形状尺寸、相同工作条件下，“H-X”形肋片管相对“H”形肋片管的烟气流程较为曲折，减小了边界层对传热的影响，因而提高了传热效果；其次，控制烟气流程曲折变化不是太大，也避免了烟气在流动过程中产生回流、旋涡等现象而使流动阻力增加过大的后果。根据数值计算分析，“H-X”形肋片管相比“H”形肋片管的换热系数要提高10～15％左右，综合性能提高5～10％。

(2)对进口气流不均场合的适应性增强

应用“H”形肋片管的换热器，其烟气通道基本被肋片隔成了相对独立的流通单元，彼此间的间隙很小，流体要在左右相邻肋片间流动较为困难。因此，如果换热器进口气流分布不均时，需要在换热器内部经过较长距离的流程，才能使整个截面的气流分布趋向一致，也就造成在进口一段距离内流量较小区域的传热管未能充分发挥作用，降低了整台换热器的传热性能。而由于“H-X”形肋片管的肋片为上下交叉布置，流体在左右相邻肋片间的不平衡流量很容易通过交叉处的空间得以平衡，所以，即使换热器进口气流分布不均匀也能在很短距离内得到均衡，从而保证换热器达到应有性能。

(3)单位管长换热面积增大

在同样的基管形状尺寸及管间距情况下，“H-X”形肋片的展开长度要大于“H”形肋片管中的肋片长度，即在相同的换热空间能有更大的换热面积。

本发明还提供了一种热交换器，其由上述传热管构成。

附图说明

图1a为根据本发明的传热管的立体示意图；

图1b为沿传热管轴向所看到的图1的传热管的正面视图；

图1c为从一个方向所看到的图1的传热管的侧面视图；

图1d为从另一个方向所看到的图1的传热管的侧面视图；

图2a-2d示出了根据本发明的一个单圆管实施例；

图3a-3d示出了根据本发明的一个单椭圆管实施例；

图4a-4d示意性示出了根据本发明的双基管传热管；

图5a-5d示出了根据本发明的一个双圆管实施例；

图6a-6d示出了根据本发明的一个双椭圆管实施例；以及

图7为根据本发明组装的换热器用于电厂锅炉烟气处理系统。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明，本领域技术人员应该理解，实施例和附图只是为了更好地理解本发明，并不用来做出任何限制。

如图1a～1d所示第一方面，根据本发明的“H-X”形肋片传热管，包括单个基管11(基管横截面通常可以为圆形或椭圆形)及沿基管11的纵向或轴向布置的多对相互交错的翅片或肋片(即“H-X形肋片”)。每对肋片包括上肋片21以及下肋片22。上肋片21和下肋片22形状完全相同或基本相同，均具有大致矩形外轮廓。

每个上肋片21具有第1端平面部211、过渡部212和第2相对端平面部213，第1端平面部211与第2相对端平面部213相互平行但不共面并通过过渡部212相互连接。

类似地，每个下肋片22具有第1端平面部221、过渡部222和第2相对端平面部223，第1端平面部221与第2相对端平面部223相互平行但不共面并通过过渡部222相互连接。

相邻肋片对的上肋片21的第1端平面部211相互平行并间隔距离C并且下肋片22的第1端平面部221也相互平行并间隔距离C。

上肋片21的过渡部212示出为平面过渡部，与同样示出为平面过渡部的下肋片22的过渡部222的倾斜方向相反(即过渡部212与过渡部222形成交叉)。每个肋片的平面过渡部均与第1端平面部和第2相对端平面部分别形成相应的钝角夹角。

在图1d所示实施例中，对于每对肋片，上肋片21的第1端平面部211与下肋片22的第2相对端平面部223共面，上肋片21的第2相对端平面部213与下肋片22的第1端平面部221共面。当然，上述共面关系也可以发生错位(上肋片相对下肋片沿基管轴向平移所致)。

每个肋片通过设置在其过渡部上的与基管外周面形状相适配或相吻合的弧形缺口无缝接合例如平滑焊接在基管外周表面上。

每对肋片在基管横截面上的投影整体形成四边形外轮廓。如图1b所示，上肋片21和下肋片22在基管横截面上的投影整体形成矩形外轮廓。每个肋片均可通过弯折相同尺寸的矩形钢片而形成。

在图1d所示的传热管部分中，每对肋片沿基管轴向均匀隔开，相邻肋片对的上肋片或前肋片的第1端平面部之间的距离或间隔C大于每个肋片自身的起伏高度D。

在所示实施例中，每个肋片的第1端平面部、第2端平面部均与基管的横截面平行。

在图1b中，基管11的外径表示为d，每对肋片在基管横截面上的投影整体所形成的矩形的宽度为A、高度为B，每对肋片的上肋片21和下肋片22在基管横截面上的投影之间具有最小间距(亦可称作“开缝宽度”)W。

基管11、上肋片21以及下肋片22的材质可以选自碳素钢、ND钢以及不锈钢，各自独立成型并随后通过焊接例如高频闪光电阻焊再连成一体。

实施例1

如图2a～2d所示，根据本发明的“H-X”形肋片传热管，所用基管为外径d＝32mm的单个圆形钢管，上、下肋片形状相同，肋片投影整体外轮廓为矩形，宽度A为80mm，高度B为80mm，开缝宽度W为10mm，肋片起伏高度D为10mm，相邻肋片对之间的间隔C为20mm。

实施例2

如图3a～3d所示，根据本发明的“H-X”形肋片传热管，所用基管为长轴＝40mm、短轴＝24mm的单个椭圆形钢管，上、下肋片形状相同，肋片投影整体外轮廓为矩形，宽度A为90mm，高度B为80mm，开缝宽度W为0mm，肋片起伏高度D为10mm，相邻肋片对之间的间隔C为20mm。

再如图4a～4d所示第二方面，根据本发明的“H-X”形肋片传热管，包括两个基管11(基管横截面通常可以为圆形或椭圆形)及沿基管11的纵向或轴向布置的多对相互交错的翅片或肋片(即“H-X形肋片”)。每对肋片包括上肋片21以及下肋片22。上肋片21和下肋片22形状完全相同或基本相同，均具有大致矩形外轮廓。

每个上肋片21具有第1端平面部211、第1过渡部212L、中间平面部212M、第2过渡部212R和第2相对端平面部213，第1端平面部211通过第1过渡部212L连接于中间平面部212M，第2相对端平面部213通过第2过渡212R部连接于中间平面部212M，第1端平面部211和第2相对端平面部213共面并与中间平面部212M相互平行但不共面。

类似地，每个下肋片22具有第1端平面部221、第1过渡部222L中间平面部222M、第2过渡部222L和第2相对端平面部223，第1端平面部221通过第1过渡部222L连接于中间平面部222M，第2相对端平面部223通过第2过渡222L部连接于中间平面部222M，第1端平面部221和第2相对端平面部223共面并与中间平面部222M相互平行但不共面。

相邻肋片对的上肋片21的第1端平面部211相互平行并间隔距离C并且下肋片22的第1端平面部221也相互平行并间隔距离C。

在所示实施例中，上肋片21的第1过渡部212L与下肋片22的第1过渡部222L均为斜平面并且倾斜方向相反，上肋片21的第2过渡部212R与第下肋片22的第2过渡部222R也均为斜平面并且倾斜方向相反。每个肋片的第1平面过渡部与第1端平面部、第2平面过渡部与第2相对端平面部分别形成相应的钝角夹角。

在图4d所示实施例中，对于每对肋片，上肋片21的第1端平面部211和第2相对端平面部213与下肋片22的中间平面部222M共面，上肋片21的中间平面部212M与下肋片22的第1端平面部221和第2相对端平面部223共面。当然，上述共面关系也可以发生错位(上肋片相对下肋片沿基管轴向平移所致)。

每个肋片通过设置在其第1过渡部和第2过渡部上的与基管外周面形状相适配或相吻合的弧形缺口无缝接合例如平滑焊接在基管外周表面上。

每对肋片在基管横截面上的投影整体形成四边形外轮廓。如图4b所示，上肋片21和下肋片22在基管横截面上的投影整体形成矩形外轮廓。每个肋片均可通过弯折相同尺寸的矩形钢片而形成。

在图4d所示的传热管部分中，每对肋片沿基管轴向均匀隔开，相邻肋片对的上肋片或前肋片的第1端平面部之间的距离或间隔C大于每个肋片自身的起伏高度D。

在所示实施例中，每个肋片的第1端平面部、中间平面部和第2端平面部均与基管的横截面平行。

在图4b中，基管11的外径表示为φ，每对肋片在基管横截面上的投影整体所形成的矩形的宽度为A、高度为B，每对肋片的上肋片21和下肋片22在基管横截面上的投影之间具有最小间距(亦可称作“开缝宽度”)W。

基管11、上肋片21以及下肋片22的材质可以选自碳素钢、ND钢以及不锈钢，各自独立成型并随后通过焊接例如高频闪光电阻焊再连成一体。

实施例3

如图5a～5d所示，根据本发明的“H-X”形肋片传热管，所用两个基管均为外径φ32mm的圆形钢管，上、下肋片形状相同，肋片投影整体外轮廓为矩形，宽度A为170mm，高度B为70mm，开缝宽度W为8mm，肋片起伏高度D为9mm，相邻肋片对间隔C为18mm。

实施例4

如图6a～6d所示，根据本发明的“H-X”形肋片传热管，所用两个基管均为长轴＝40mm、短轴＝24mm的椭圆形钢管，上、下肋片形状相同，肋片投影整体外轮廓为矩形，宽度A为180mm，高度B为75mm，开缝宽度W为6mm，肋片起伏高度D为11mm，相邻肋片对间隔C为22mm。

本发明的传热管可以再进一步组装为热交换器(亦可称作“换热器”)安装在例如电厂的烟道中，如后所进一步详细描述。

根据上述实施例1-4所组装成的热交换器可以用作烟气冷却器，在例如图7所示的电厂锅炉尾部烟道回收烟气余热并加热净烟气来实现环保排放。

如图7所示，从锅炉1出来的300℃左右的烟气进入SCR脱硝系统2脱硝之后，进入空气预热器3进行换热，预热后的空气被送入锅炉。从空气预热器3出来的烟气降至140℃左右，随后进入本发明的烟气冷却器(热交换器)4以与70℃左右的热循环水换热。从烟气冷却器4出来的烟气降至90℃左右，随后进入静电除尘器5进行除尘并再进入脱硫吸收塔6进行脱硫。从脱硫吸收塔6出来的烟气降至50℃左右，随后进入烟气加热器7。烟气加热器7与烟气冷却器4通过热媒水进行热量传递，以将50℃左右的净烟气升温至90℃左右后再进入烟囱8进行排放。

当然，本发明的烟气冷却器也可以有其它合适应用，例如用来加热城市热网循环水；或者用来加热汽机抽汽回热系统中的凝结水以减少用于低压加热器中的蒸汽抽汽量，而节省的蒸汽量进入低压缸中继续作功发电，以降低汽轮发电机组的标准煤耗率等。

Claims (10)

1.一种传热管，包括：

基管；以及

固定在基管外周表面上的多对肋片，所述多对肋片沿基管轴向隔开布置，

其中每个肋片具有第1端平面部、过渡部和第2相对端平面部，第1端平面部与第2相对端平面部相互平行但不共面并通过过渡部相互连接，

每对肋片包括第一侧肋片和第二相对侧肋片，相邻肋片对的第一侧肋片的第1端平面部相互平行并间隔距离C并且第二相对侧肋片的第1端平面部也相互平行并间隔距离C，第一侧肋片的过渡部与第二相对侧肋片的过渡部的倾斜或弯曲方向相反，

每个肋片通过设置在过渡部上的弧形缺口无缝接合在基管外周表面上。

2.根据权利要求1所述的传热管，其中在每对肋片中，第一侧肋片的第1端平面部与第二相对侧肋片的第2相对端平面部共面，第一侧肋片的第2相对端平面部与第二相对侧肋片的第1端平面部共面。

3.一种传热管，包括：

相互平行并且隔开布置的两个基管；以及

固定在所述两个基管外周表面上的多对肋片，所述多对肋片沿基管轴向隔开布置，

其中每个肋片具有第1端平面部、第1过渡部、中间平面部、第2过渡部和第2相对端平面部，其中第1端平面部通过第1过渡部连接于中间平面部，第2相对端平面部通过第2过渡部连接于中间平面部，第1端平面部和第2相对端平面部共面并与中间平面部相互平行但不共面，

每对肋片包括第一侧肋片和第二相对侧肋片，相邻肋片对的第一侧肋片的第1端平面部相互平行并间隔距离C并且第二相对侧肋片的第1端平面部也相互平行并间隔距离C，第一侧肋片的第1过渡部与第二相对侧肋片的第1过渡部的倾斜或弯曲方向相反，第一侧肋片的第2过渡部与第二相对侧肋片的第2过渡部的倾斜或弯曲方向也相反，

每个肋片通过设置在第1过渡部和第2过渡部上的弧形缺口无缝接合在相应的基管外周表面上。

4.根据权利要求3所述的传热管，其中在每对肋片中，第一侧肋片的第1端平面部和第2相对端平面部与第二相对侧肋片的中间平面部共面，第一侧肋片的中间平面部与第二相对侧肋片的第1端平面部和第2相对端平面部共面。

5.根据权利要求1-4之一所述的传热管，其中在每个肋片中，过渡部均为平面过渡部，与第1端平面部和第2相对端平面部分别形成相应的钝角夹角。

6.根据权利要求5所述的传热管，其中每个肋片均通过弯折相同尺寸的矩形钢片而形成相同形状。

7.根据权利要求5所述的传热管，其中每对肋片的第一侧肋片和第二相对侧肋片在基管横截面上的投影之间的最小间距W等于或大于零。

8.根据权利要求1所述的传热管，其中距离C大于每个肋片的起伏高度D。

9.根据权利要求1所述的传热管，其中每个肋片的第1端平面部、第2端平面部均与基管的横截面平行。

10.一种热交换器，由权利要求1-9所述的传热管构成。