CN109724448B - 强化传热管、裂解炉以及常减压加热炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及流体传热技术领域，公开了一种强化传热管、裂解炉以及常减压加热炉，所述强化传热管包括具有供流体进入的进口和供所述流体流出的出口的呈管状的管体，所述管体的内壁设置有朝向所述管体内凸起的肋片，所述肋片沿所述管体的轴向方向作螺旋状延伸，其中，所述肋片的高度在从所述进口到所述出口的延伸方向上逐渐增大。该强化传热管能够降低自身的热应力，从而提高了强化传热管的使用寿命。将上述强化传热管应用于裂解炉和常减压加热炉的辐射室中，不仅能够提高裂解炉和常减压加热炉的传热效果，而且提高了裂解炉和常减压加热炉的运行周期以及抗高温的能力。

Description

强化传热管、裂解炉以及常减压加热炉

技术领域

本发明涉及流体传热技术领域，具体地涉及一种强化传热管、裂解炉以及常减压加热炉。

背景技术

强化传热管是指能够实现强化管内外流体传热的的传热元件，即在单位时间内使单位传热面积传递尽可能多的热量。强化传热管被应用于众多行业如热力发电、石油化工、食品、制药、轻工、冶金、船舶等。以裂解炉和常减压加热炉为例，强化传热管便在裂解炉和常减压加热炉中均得到了广泛应用。强化传热的方式分为主动和被动两种方式。其中，主动的方式需要外力，主要包括机械、表面振动、流体振动、电磁场以及抽吸等方法。由于主动强化传热方式的机理相对复杂，所需投资相对巨大，因此工业应用并不广泛。而被动的方式不需要外力，主要包括扩展表面、表面处理和管内插入物等不同类型的强化传热技术，具体的方式包括增大传热面积，增大平均温度差，增加总的传热系数。其中，增大传热面积主要是通过翅化面、异形面、多空物质结构以及采用小直径热交换管等实现；增大温差则主要通过改变换热流体的温度条件和流动形式来实现；增大流体的总传热系数主要通过提高流体速度，增强流体的扰动，以及及时清理结垢面等方法来实现。

在现有技术中，一般通过在强化传热管的内壁上设置内肋等方式进行强化传热，内肋的增加不仅增加了强化传热管的表面积，还能增加管内的湍动动能。目前较为常用的一种性能较好的强化传热元件是扭曲片，扭曲片通常设置在强化传热管的中间，利用流体自身的旋转，使流体的边界层变薄，从而达到强化传热的目的。尽管具有扭曲片的强化传热管拥有较好的强化传热效果，但是由于扭曲片是通过焊接方式与强化传热管的管壁连接在一起的，因此经常会发生扭曲片与强化传热管的管壁裂开的情况。尤其是在长时间的运行过程中，加之处于超高温的环境中，更加容易导致扭曲片与强化传热管的管壁发生开裂的现象，从而缩短了强化传热管的使用寿命。

因此，在保证强化传热管的传热效果的同时，还需降低强化传热管的热应力以提高强化传热管的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的强化传热管的使用寿命较短的问题，提供了一种强化传热管，该强化传热管能够降低自身的热应力，从而提高了强化传热管的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种强化传热管，所述强化传热管包括具有供流体进入的进口和供所述流体流出的出口的呈管状的管体，所述管体的内壁设置有朝向所述管体内凸起的肋片，所述肋片沿所述管体的轴向方向作螺旋状延伸，其中，所述肋片的高度在从所述进口到所述出口的延伸方向上逐渐增大。

优选地，所述肋片的最高部分的高度与所述肋片的最低部分的高度的比值为1.1-1.6:1。

优选地，所述肋片的最高部分的高度与所述肋片的最低部分的高度的比值为1.2-1.5:1。

优选地，所述肋片上开设有贯穿所述肋片的厚度的贯穿孔。

优选地，所述贯穿孔为多个，多个所述贯穿孔沿着螺旋延伸方向排布。

优选地，所述贯穿孔的沿所述肋片的高度方向上的孔径小于等于相应部分的所述肋片的高度的0.8倍。

优选地，所述贯穿孔沿肋片的螺旋延伸方向延伸，并且所述贯穿孔的沿所述肋片的高度方向上的孔径在从所述进口到所述出口的延伸方向上逐渐增大。

优选地，所述贯穿孔从靠近所述肋片的起始端并沿着所述肋片的螺旋延伸方向延伸到靠近所述肋片的结束端。

优选地，所述贯穿孔的沿着所述肋片的螺旋延伸方向的延伸的总长度为所述肋片的沿着螺旋延伸方向的延伸的总长度的0.5-0.85倍。

优选地，所述肋片的朝向所述进口的第一端面沿着所述肋片螺旋延伸方向形成为第一弧面。

优选地，所述第一弧面呈凹陷状；和/或所述第一弧面与所述管体的内壁在彼此连接处所形成的夹角为大于0°小于等于90°。

优选地，所述肋片的朝向所述出口的第二端面沿着所述肋片的螺旋延伸方向形成为第二弧面。

优选地，所述第二弧面呈凹陷状；和/或所述第二弧面与所述管体的内壁在彼此连接处所形成的夹角为大于0°小于等于90°。

优选地，所述肋片的朝向所述管体的中心轴线的第三端面形成为第三弧面。

优选地，所述第三弧面呈凹陷状。

优选地，所述肋片的彼此相对的两个侧壁面在从所述管体的内壁到所述管体的中心的方向上逐渐靠近。

优选地，所述肋片的彼此相对的两个所述侧壁面中的至少一者与所述管体的内壁的连接处形成有光滑过渡圆角。

优选地，每个所述侧壁面与所述管体的内壁在彼此连接处所形成的夹角为5°-90°。

优选地，所述肋片的高度为大于0且小于等于150mm。

优选地，所述肋片的高度为10-50mm。

优选地，所述肋片为多个，从所述进口的方向看，多个所述肋片呈顺时针或者呈逆时针旋涡状。

优选地，从所述进口的方向看，多个所述肋片在所述管体的中心处围合形成有沿所述管体的轴向方向延伸的通孔，所述通孔的直径d与所述管体的内径D之间的比值d：D为大于0小于1。

优选地，所述肋片的扭曲比为2.3-2.6。

优选地，所述肋片的旋转角度为90-1080°。

优选地，所述肋片的旋转角度为120-360°。

优选地，所述肋片的沿所述管体的轴向方向的长度L₁与所述管体的内径D之间的比值为L₁：D＝1-10:1。

优选地，L₁：D＝1-6:1。

在上述技术方案中，通过在所述管体的内壁设置朝向所述管体内凸起的肋片，并且使得所述肋片的高度在从所述进口到所述出口的延伸方向上逐渐增大，从而使得强化传热管具有良好的传热效果，同时能够降低所述强化传热管的热应力，大致能够将所述强化传热管的最大热应力降低50％以上，相应的提高了所述强化传热管的抗局部超温的能力，这样提高了强化传热管的使用寿命，另外，所述肋片的高度在从所述进口到所述出口的延伸方向上逐渐增大，对所述管体内所述流体的扰流作用较强，降低了结焦现象。

本发明第二方面提供一种裂解炉，所述裂解炉包括辐射室，所述辐射室中安装有至少一个辐射炉管组件，所述辐射炉管组件包括多个依次排列的辐射炉管以及连通相邻的所述辐射炉管的强化传热管，所述强化传热管为本发明所提供的强化传热管。通过在裂解炉的辐射室中设置本发明所提供的强化传热管，不仅能够提高辐射室中的流体的传热效果，而且由于降低了所述强化传热管的热应力，因此提高了裂解炉的运行周期以及抗高温的能力。

优选地，所述辐射炉管的轴向长度L₂与所述管体的内径D的比值为L₂：D＝15-75。

优选地，L₂：D＝25-50。

本发明第三方面提供一种常减压加热炉，所述常减压加热炉包括辐射段，所述辐射段具有至少一个炉管组件，所述炉管组件包括多个依次排列的炉管以及连通相邻的所述炉管的强化传热管，所述强化传热管为本发明所提供的强化传热管。通过在常减压加热炉的辐射室中设置本发明所提供的强化传热管，不仅能够提高辐射室中的流体的传热效果，而且由于降低了所述强化传热管的热应力，因此提高了常减压加热炉的运行周期以及抗高温的能力。

优选地，所述炉管的轴向长度L₃与所述管体的内径D的比值为L₃：D＝10-60。

优选地，L₃：D＝20-45。

附图说明

图1是本发明优选实施方式的强化传热管的从管体的开口方向看的结构示意图，其中，肋片的截面呈矩形，肋片的第一端面与管体的内壁在彼此连接处所形成的夹角为30°，肋片的第二端面与管体的内壁在彼此连接处所形成的夹角为30°；

图2是图1所示的强化传热管的剖面结构示意图；

图3是本发明另一优选实施方式的强化传热管的从管体的开口方向看的结构示意图，其中，肋片的截面呈梯形，肋片的第一端面与管体的内壁在彼此连接处所形成的夹角为35°，肋片的第二端面与管体的内壁在彼此连接处所形成的夹角为35°；

图4是图3所示的强化传热管的剖面结构示意图；

图5是本发明另一优选实施方式的强化传热管的从管体的开口方向看的结构示意图；

图6是本发明另一优选实施方式的强化传热管的从管体的开口方向看的结构示意图，其中，肋片的截面呈三角形；

图7是本发明另一优选实施方式的强化传热管的从管体的开口方向看的结构示意图；

图8是本发明另一优选实施方式的强化传热管的从管体的开口方向看的结构示意图。

附图标记说明

1-强化传热管；10-管体；100-进口；101-出口；11-肋片；110-第二端面；111-第三端面；112-侧壁面；113-光滑过渡圆角；13-通孔；14-贯穿孔。

具体实施方式

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指结合附图中所示的方位和实际应用中的方位理解，“内、外”是指部件的轮廓的内、外。

本发明提供了一种强化传热管，结合图1、图2、图3、图4、图5和图6中所示，强化传热管1包括具有供流体进入的进口100和供所述流体流出的出口101的呈管状的管体10，管体10的内壁设置有朝向管体10内凸起的肋片11，肋片11沿管体10的轴向方向作螺旋状延伸，其中，肋片11的高度在从进口100到出口101的延伸方向上逐渐增大。通过在管体10的内壁设置朝向管体10内凸起的肋片11，并且使得肋片11的高度在从进口100到出口101的延伸方向上逐渐增大，从而使得强化传热管具有良好的传热效果，同时能够降低强化传热管1的热应力，大致能够将强化传热管1的最大热应力降低50％以上，相应的提高了强化传热管1的抗局部超温的能力，这样提高了强化传热管的使用寿命，另外，肋片11的高度在从进口100到出口101的延伸方向上逐渐增大，对管体10内所述流体的扰流作用较强，降低了结焦现象。上述强化传热管1适合应用于加热炉，也适合应用于裂解炉。可在裂解炉如乙烯裂解炉中安装上述强化传热管1，这样，传输中的所述流体可由进口100进入到强化传热管1的管体10内，之后，在肋片11的作用下，所述流体变成旋转流，所述流体由于具有切向速度而会破坏了边界层，降低了结焦速率，延长了裂解炉的使用周期，同时，由于肋片11的高度在从进口100到出口101的延伸方向上逐渐增大，因此降低了强化传热管1的热应力，延长了强化传热管1的使用寿命。其中，肋片11的高度即为肋片11的朝向管体10的中心轴线的第三端面111到管体10的内壁之间的距离。此外，还需要说明的是，强化传热管1中的流体并不受到具体的限制，可根据强化传热管1的实际应用环境进行选择。

为了进一步降低强化传热管1的热应力，肋片11的最高部分的高度与肋片11的最低部分的高度的比值为1.1-1.6:1，例如，肋片11的最高部分的高度与肋片11的最低部分的高度的比值为1.2：1、1.3:1、1.4:1或1.5:1。

结合如图7和图8中所示，肋片11上可开设有贯穿肋片11的厚度的贯穿孔14，这样能够使得所述流体较为顺畅的流过管体10内，大大减少了压降。其中，贯穿孔14的开设形式并没有特别的限制，只要能够使得所述流体穿过即可。此外，肋片11的厚度可以理解为肋片11的两个彼此相对的侧壁面112之间的距离。

优选地，如图8中所示，贯穿孔14可为多个，多个贯穿孔14沿着螺旋延伸方向排布，可以理解的是，多个贯穿孔14沿螺旋延伸方向间隔排布，这样能够进一步降低压降。此外，每个贯穿孔14可沿肋片11的延伸方向延伸，大致呈长圆形。

贯穿孔14可沿肋片11的螺旋延伸方向进行延伸，此时贯穿孔14大致呈长圆形，贯穿孔14的沿肋片11的高度方向上的孔径可在从进口100到出口101的延伸方向上逐渐增大。

另外，贯穿孔14的沿肋片11的高度方向上的孔径可小于等于相应部分的肋片11的高度的0.8倍。例如，贯穿孔14的沿肋片11的高度方向上的孔径可为相应部分的肋片11的高度的0.1倍、0.2倍、0.3倍、0.4倍、0.5倍、0.6倍或0.7倍。

如图7中所示，贯穿孔14从靠近肋片11的起始端并沿着肋片11的螺旋延伸方向延伸到靠近肋片11的结束端，将贯穿孔14设置成为上述结构，能够大大减少压降。

另外，贯穿孔14的沿着肋片11的螺旋延伸方向的延伸的总长度可为肋片11的沿着螺旋延伸方向的延伸的总长度的0.5-0.85倍，将贯穿孔14的延伸的总长度限定在上述范围内，能够进一步减少压降。具体来讲，贯穿孔14的沿着肋片11的螺旋延伸方向的延伸的总长度可为肋片11的沿着螺旋延伸方向的延伸的总长度的0.6倍、0.7倍、0.75倍或0.8倍。可以理解的是，当设置有一个贯穿孔14时，贯穿孔14的沿着肋片11的螺旋延伸方向的延伸的总长度即为一个贯穿孔14的沿着肋片11的螺旋延伸方向的延伸的长度，当设置有多个贯穿孔14时，贯穿孔14的沿着肋片11的螺旋延伸方向的延伸的总长度即为每个贯穿孔14的沿着肋片11的螺旋延伸方向的延伸的长度之和。

结合图1、图3、图5、图6、图7和图8中所示，肋片11的朝向进口100的第一端面沿着肋片11的螺旋延伸方向形成为第一弧面。通过在管体10的内壁设置朝向管体10内凸起的肋片11，并且使得肋片11的朝向进口100的第一端面沿着螺旋延伸方向形成为第一弧面，从而使得强化传热管具有更好的传热效果，同时能够进一步降低强化传热管1的热应力，能够进一步降低强化传热管1的最大热应力，相应的进一步提高了强化传热管1的抗局部超温的能力，这样大大提高了强化传热管的使用寿命，另外，第一端面形成为第一弧面，对管体10内所述流体的扰流作用较强，进一步降低了结焦现象。其中，图1、图3、图5、图6、图7和图8中均清楚的示出了所述第一弧面为沿着螺旋延伸方向形成，也就是说，第一端面在沿着螺旋延伸的方向上呈坡面状。

其中，所述第一弧面可呈凸起状也可呈凹陷状，优选地，所述第一弧面呈凹陷状，以进一步提高强化传热管1的传热效果，并且进一步降低强化传热管1的热应力。具体来讲，所述第一弧面可为抛物面上截取的部分抛物面。

另外，所述第一弧面与管体10的内壁在彼此连接处所成的夹角可大于0°小于等于90°，这样，能够进一步降低强化传热管1的热应力，大大提高了强化传热管1的使用寿命。其中，所述第一弧面与管体10的内壁在彼此连接处所成的夹角可以理解为所述第一弧面在该彼此连接处的切平面与管体10的内壁在该彼此连接处的切平面之间的夹角。所述第一弧面与管体10的内壁在彼此连接处所成的夹角可为10°、15°、20°、25°、30°、35°、38°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°或85°。

为了进一步降低强化传热管1的热应力，肋片11的朝向出口101的第二端面110沿着肋片11的螺旋延伸方向可形成为第二弧面，也就是说，第二端面110在沿着螺旋延伸的方向上可呈坡面状，这样相应的提高了强化传热管1的使用寿命。其中，所述第二弧面可呈凸起状，所述第二弧面也可呈凹陷状，优选地，所述第二弧面可呈凹陷状。此外，所述第二弧面与管体10的内壁在彼此连接处所形成的夹角为大于0°小于等于90°，这样，能够进一步降低强化传热管1的热应力，大大提高了强化传热管1的使用寿命。其中，所述第二弧面与管体10的内壁在彼此连接处所成的夹角可以理解为所述第二弧面在该彼此连接处的切平面与管体10的内壁在该彼此连接处的切平面之间的夹角。所述第二弧面与管体10的内壁在彼此连接处所成的夹角可为10°、15°、20°、25°、30°、35°、38°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°或85°。

肋片11的朝向管体10的中心轴线的第三端面111可形成为第三弧面，这样，在不影响强化传热管1的传热效果的前提下，能够降低强化传热管1的热应力。进一步优选地，所述第三弧面呈凹陷状。具体地，所述第三弧面呈抛物面的形状。

优选地，肋片11的彼此相对的两个侧壁面112在从管体10的内壁到管体10的中心的方向上逐渐靠近，也就是说，每个侧壁面112可倾斜设置，这样，能够使得肋片11加强对进入管体10内的所述流体的扰动，提高传热效果，同时进一步降低强化传热管1的热应力。还可以理解的是，肋片11的截面即平行于管体10的径向方向截取肋片11所获得的截面可大致呈梯形、类梯形或者三角型。当然，肋片11的截面可大致呈矩形。

为了降低强化传热管1的热应力，肋片11的彼此相对的两个侧壁面112中的至少一者与管体10的内壁的连接处可形成有光滑过渡圆角113。进一步地，光滑过渡圆角113的半径为大于0且小于等于10mm，将光滑过渡圆角113的半径设置在上述范围内，可进一步降低强化传热管1的热应力，提高强化传热管1的使用寿命。具体地，光滑过渡圆角113的半径可为5mm、6mm或10mm。

另外，每个侧壁面112与管体10的内壁在彼此连接处所形成的夹角可为5°-90°，也就是说，每个侧壁面112与管体10的内壁在该彼此连接处的切平面之间的夹角可为5°-90°，将夹角设置在上述范围内，能够进一步降低强化传热管1的热应力，提高强化传热管1的使用寿命。每个侧壁面112与管体10的内壁在彼此连接处所形成的夹角可为20°、30°、40°、45°、50°、60°、70°或80°。

为了进一步降低强化传热管1的热应力，肋片11的高度即肋片11的朝向管体10的中心轴线的第三端面111与管体10的内壁之间的距离优选为大于0且小于等于150mm，例如，肋片11的高度可为10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、110mm、120mm、130mm或140mm。

另外，可在管体10的内壁上设置多个如2个、3个、或4个肋片11，从进口100的方向看，多个肋片11呈顺时针或者呈逆时针旋涡状。将多个肋片11配置成为上述结构，不仅提高了强化传热管1的传热效果，而且还降低了强化传热管1的热应力，提高了强化传热管1的抵抗高温的能力，大大延长了强化传热管1的使用寿命。

优选地，从进口100的方向看，多个肋片11可在管体10的中心处围合形成沿管体10的轴向方向延伸的通孔13以便于进入管体10内的流体的流动，降低了压降。为了尽量将压降降至较低，通孔13的直径d与管体10的内径D之间的比值可优选为d：D为大于0小于1，例如，d：D为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8或0.9。

为了提高肋片11对流体的扰动作用，肋片11的旋转角度可优选为90-1080°，例如，肋片11的旋转角度可为120°、180°、360°、720°或1080°。

通常，肋片11旋转180°的轴向长度与管体10的内径D的比值为扭曲比，该扭曲比决定了每个肋片11的长度，而肋片11的旋转角度决定了肋片11的扭曲程度，从而影响传热效率。肋片11的扭曲比可为2.3-2.6，例如，肋片11的扭曲比可为2.35、2.4、2.5、2.49或2.5。

另外，肋片11的沿管体10的轴向方向的长度L₁与管体10的内径D之间的比值为L₁：D＝1-10:1，优选地，L₁：D＝1-6:1。

本发明还提供了一种裂解炉，所述裂解炉包括辐射室，所述辐射室中安装有至少一个辐射炉管组件，所述辐射炉管组件包括多个依次排列的辐射炉管以及连通相邻的辐射炉管的强化传热管即强化传热管1可以间隔方式轴向设置在辐射炉管中，所述强化传热管为本发明所提供的强化传热管1。通过在裂解炉的辐射室中设置本发明所提供的强化传热管1，不仅能够提高辐射室中的流体的传热效果，而且由于降低了强化传热管1的热应力，因此提高了裂解炉的运行周期以及抗高温的能力。具体来讲，可在辐射炉管组件中设置2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个强化传热管1。

优选地，辐射炉管的轴向长度L₂与管体10的内径D的比值为L₂：D＝15-75，这样，能够进一步提高传热效果和裂解炉的运行周期。进一步优选地，L₂：D＝25-50。

本发明又提供了一种常减压加热炉，所述常减压加热炉包括辐射段，所述辐射段具有至少一个炉管组件，所述炉管组件包括多个依次排列的炉管以及连通相邻的所述炉管的强化传热管，所述强化传热管为本发明所提供的强化传热管1。通过在常减压加热炉的辐射室中设置本发明所提供的强化传热管1，不仅能够提高辐射室中的流体的传热效果，而且由于降低了强化传热管1的热应力，因此提高了常减压加热炉的运行周期以及抗高温的能力。具体来讲，可在炉管组件中设置2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个强化传热管1。

优选地，辐射炉管的轴向长度L₃与管体10的内径D的比值为L₃：D＝10-60，这样，能够进一步提高传热效果和裂解炉的运行周期。进一步优选地，L₂：D＝20-45。

以下通过实施例以及对比例进一步说明本发明的效果。

实施例

实施例1

在裂解炉的辐射室中设置有多个辐射炉管组件，在其中的3个辐射炉管组件中均设置有强化传热管1，每个辐射炉管组件中设置有沿辐射炉管的轴向间隔设置的2个强化传热管1，每个强化传热管1的内径为65mm，在每个辐射炉管组件中，相邻的2个强化传热管1之间的辐射炉管的轴向长度为强化传热管1的内径的50倍。每个强化传热管1的结构为：在管体10的内壁上设置2个肋片11，每个肋片11的高度在从进口100到出口101的延伸方向上逐渐增大，肋片11的最高部分的高度与肋片11的最低部分的高度的比值为1.3:1，在肋片11的两端分别形成有如图1中所示的沿着螺旋延伸方向呈凹陷状的第一弧面和第二弧面，所述第一弧面与管体10的管壁在彼此连接处所形成的夹角为40°，所述第二弧面与管体10的管壁在彼此连接处所形成的夹角为40°，每个肋片11的截面即以沿平行于管体10的径向方向的面截取所获得的截面大致呈矩形，每个侧壁面112与管体10的内壁连接处形成光滑过渡圆角113，从进口100的方向看，两个肋片11呈顺时针旋涡状，两个肋片11在管体10的中心处围合形成沿管体10的轴向方向延伸的通孔13，通孔13的直径与管体10的内径的比值为0.6，每个肋片11的旋转角度为180°，每个肋片11的扭曲比为2.5。其中，裂解炉的COT温度为820-830°。

实施例2

与实施例1相同，其中不同之处在于，肋片11的最高部分的高度与肋片11的最低部分的高度的比值为1.4:1，所述第一弧面与管体10的管壁在彼此连接处所形成的夹角为35°，所述第二弧面与管体10的管壁在彼此连接处所形成的夹角为35°，每个肋片11的截面即以沿平行于管体10的径向方向的面截取所获得的截面大致呈三角型，其余条件均不变。

实施例3

在常减压加热炉的辐射室中设置有多个炉管组件，在其中的3个炉管组件中均设置有强化传热管1，每个炉管组件中设置有沿炉管的轴向间隔设置的2个强化传热管1，每个强化传热管1的内径为75mm，在每个炉管组件中，相邻的2个强化传热管1之间的炉管的轴向长度为强化传热管1的内径的50倍。每个强化传热管1的结构为：在管体10的内壁上设置2个肋片11，每个肋片11的高度在从进口100到出口101的延伸方向上逐渐增大，肋片11的最高部分的高度与肋片11的最低部分的高度的比值为1.4:1，在肋片11的两端分别形成有如图1中所示的沿着螺旋延伸方向呈凹陷状的第一弧面和第二弧面，所述第一弧面与管体10的管壁在彼此连接处所形成的夹角为60°，所述第二弧面与管体10的管壁在彼此连接处所形成的夹角为60°，每个肋片11的截面即以沿平行于管体10的径向方向的面截取所获得的截面大致呈三角型，每个侧壁面112与管体10的内壁连接处形成光滑过渡圆角113，从进口100的方向看，两个肋片11呈顺时针旋涡状，两个肋片11在管体10的中心处围合形成沿管体10的轴向方向延伸的通孔13，通孔13的直径与管体10的内径的比值为0.6，每个肋片11的旋转角度为180°，每个肋片11的扭曲比为2.5。其中，加热炉出口温度为406°。

对比例

对比例1

与实施例1相同，不同之处在于改变强化传热管的结构，即设置现有技术中的强化传热管，其中，管体内仅设置一个扭曲片，该扭曲片沿管体的轴向方向呈螺旋状延伸，并且该扭曲片将管体的内部分隔成互不连通的两个腔室，其余条件均不变。

对比例2

与实施例3相同，不同之处在于改变强化传热管的结构，即设置现有技术中的强化传热管，其中，管体内仅设置一个扭曲片，该扭曲片沿管体的轴向方向呈螺旋状延伸，并且该扭曲片将管体的内部分隔成互不连通的两个腔室，其余条件均不变。

试验例

1、对实施例1-2和对比例1中的裂解炉经过在相同条件下运行后，各自的检测结果如下表1中所示。

表1

由此可以得知，将本发明提供的强化传热管设置于裂解炉中，使得传热负荷最高提高了6550w，大大提高了传热效率，而且压降大大降低，同时由于强化传热管的最大热应力降低了50％以上，大大提高了强化传热管的使用寿命。

2、对实施例3和对比例2中的常减压加热炉经过在相同条件下运行后，各自的检测结果如下表2中所示。

表2

由此可以得知，将本发明提供的强化加热管应用于常减压加热炉中后，使得常减压加热炉具有更好的传热效果，并且强化传热管具有较小的热应力。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (30)

1.一种强化传热管，其特征在于，所述强化传热管(1)包括具有供流体进入的进口(100)和供所述流体流出的出口(101)的呈管状的管体(10)，所述管体(10)的内壁设置有朝向所述管体(10)内凸起的肋片(11)，所述肋片(11)沿所述管体(10)的轴向方向作螺旋状延伸，其中，所述肋片(11)的高度在从所述进口(100)到所述出口(101)的延伸方向上逐渐增大；

所述肋片(11)的朝向所述进口(100)的第一端面沿着所述肋片(11)螺旋延伸方向形成为第一弧面；

所述肋片(11)的朝向所述出口(101)的第二端面(110)沿着所述肋片(11)的螺旋延伸方向形成为第二弧面；

所述肋片(11)的朝向所述管体(10)的中心轴线的第三端面(111)形成为第三弧面。

2.根据权利要求1所述的强化传热管，其特征在于，所述肋片(11)的最高部分的高度与所述肋片(11)的最低部分的高度的比值为1.1-1.6:1。

3.根据权利要求2所述的强化传热管，其特征在于，所述肋片(11)的最高部分的高度与所述肋片(11)的最低部分的高度的比值为1.2-1.5:1。

4.根据权利要求1所述的强化传热管，其特征在于，所述肋片(11)上开设有贯穿所述肋片(11)的厚度的贯穿孔(14)。

5.根据权利要求4所述的强化传热管，其特征在于，所述贯穿孔(14)为多个，多个所述贯穿孔(14)沿着螺旋延伸方向排布。

6.根据权利要求4所述的强化传热管，其特征在于，所述贯穿孔(14)的沿所述肋片(11)的高度方向上的孔径小于等于相应部分的所述肋片(11)的高度的0.8倍。

7.根据权利要求4所述的强化传热管，其特征在于，所述贯穿孔(14)沿肋片(11)的螺旋延伸方向延伸，并且所述贯穿孔(14)的沿所述肋片(11)的高度方向上的孔径在从所述进口(100)到所述出口(101)的延伸方向上逐渐增大。

8.根据权利要求4所述的强化传热管，其特征在于，所述贯穿孔(14)从靠近所述肋片(11)的起始端并沿着所述肋片(11)的螺旋延伸方向延伸到靠近所述肋片(11)的结束端。

9.根据权利要求4所述的强化传热管，其特征在于，所述贯穿孔(14)的沿着所述肋片(11)的螺旋延伸方向的延伸的总长度为所述肋片(11)的沿着螺旋延伸方向的延伸的总长度的0.5-0.85倍。

10.根据权利要求1所述的强化传热管，其特征在于，所述第一弧面呈凹陷状；和/或所述第一弧面与所述管体(10)的内壁在彼此连接处所形成的夹角为大于0°小于等于90°。

11.根据权利要求1所述的强化传热管，其特征在于，所述第二弧面呈凹陷状；和/或所述第二弧面与所述管体(10)的内壁在彼此连接处所形成的夹角为大于0°小于等于90°。

12.根据权利要求1所述的强化传热管，其特征在于，所述第三弧面呈凹陷状。

13.根据权利要求1所述的强化传热管，其特征在于，所述肋片(11)的彼此相对的两个侧壁面(112)在从所述管体(10)的内壁到所述管体(10)的中心的方向上逐渐靠近。

14.根据权利要求13所述的强化传热管，其特征在于，所述肋片(11)的彼此相对的两个所述侧壁面(112)中的至少一者与所述管体(10)的内壁的连接处形成有光滑过渡圆角(113)。

15.根据权利要求13所述的强化传热管，其特征在于，每个所述侧壁面(112)与所述管体(10)的内壁在彼此连接处所形成的夹角为5°-90°。

16.根据权利要求1所述的强化传热管，其特征在于，所述肋片(11)的高度为大于0且小于等于150mm。

17.根据权利要求16所述的强化传热管，其特征在于，所述肋片(11)的高度为10-50mm。

18.根据权利要求1所述的强化传热管，其特征在于，所述肋片(11)为多个，从所述进口(100)的方向看，多个所述肋片(11)呈顺时针或者呈逆时针旋涡状。

19.根据权利要求18所述的强化传热管，其特征在于，从所述进口(100)的方向看，多个所述肋片(11)在所述管体(10)的中心处围合形成有沿所述管体(10)的轴向方向延伸的通孔(13)，所述通孔的直径d与所述管体(10)的内径D之间的比值d：D为大于0小于1。

20.根据权利要求1所述的强化传热管，其特征在于，所述肋片(11)的扭曲比为2.3-2.6。

21.根据权利要求1所述的强化传热管，其特征在于，所述肋片(11)的旋转角度为90-1080°。

22.根据权利要求21所述的强化传热管，其特征在于，所述肋片(11)的旋转角度为120-360°。

23.根据权利要求1所述的强化传热管，其特征在于，所述肋片(11)的沿所述管体(10)的轴向方向的长度L₁与所述管体(10)的内径D之间的比值为L₁：D＝1-10:1。

24.根据权利要求23所述的强化传热管，其特征在于，所述肋片(11)的沿所述管体(10)的轴向方向的长度L₁与所述管体(10)的内径D之间的比值为L₁：D＝1-6:1。

25.一种裂解炉，其特征在于，所述裂解炉包括辐射室，所述辐射室中安装有至少一个辐射炉管组件，所述辐射炉管组件包括多个依次排列的辐射炉管以及连通相邻的所述辐射炉管的强化传热管，所述强化传热管为权利要求1-24中任意一项所述的强化传热管(1)。

26.根据权利要求25所述的裂解炉，其特征在于，所述辐射炉管的轴向长度L₂与所述管体(10)的内径D的比值为L₂：D＝15-75。

27.根据权利要求26所述的裂解炉，其特征在于，L₂：D＝25-50。

28.一种常减压加热炉，其特征在于，所述常减压加热炉包括辐射段，所述辐射段具有至少一个炉管组件，所述炉管组件包括多个依次排列的炉管以及连通相邻的所述炉管的强化传热管，所述强化传热管为权利要求1-24中任意一项所述的强化传热管(1)。

29.根据权利要求28所述的常减压加热炉，其特征在于，所述炉管的轴向长度L₃与所述管体(10)的内径D的比值为L₃：D＝10-60。

30.根据权利要求29所述的常减压加热炉，其特征在于，L₃：D＝20-45。

Images