CN202074557U - 换热管进出口同温差喷流式空气预热器 - Google Patents

换热管进出口同温差喷流式空气预热器 Download PDF

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姜昌伟
童永清
李行
姜建荣
柴荣才
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Hangzhou Meibao Kiln Engineering Co., Ltd.
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HANGZHOU MEIBAO KILN ENGINEERING Co Ltd
Changsha University of Science and Technology
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/02—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by influencing fluid boundary

Abstract

本实用新型公开了一种换热管进出口同温差喷流式空气预热器，包括风箱和多排换热管，所述风箱上端设有冷空气入口，风箱下端设有热空气出口，风箱一侧设有烟气入口，风箱另一侧设有烟气出口，所述多排换热管均匀布置于风箱内并连通冷空气入口与热空气出口，所述换热管由同轴套设的内管和外管组成，所述内管为开有若干喷流孔的喷流管。该换热管进出口同温差喷流式空气预热器具有可减小换热管之间的管壁温差、使各排换热管内被加热的空气具有相同进出口温差、具有最优综合换热效果的优点。

Description

换热管进出口同温差喷流式空气预热器
技术领域
本实用新型涉及空气预热器，尤其涉及换热管进出口同温差喷流式空气预热器。
背景技术
喷流式空气预热器在化工、冶金、能源动力、建材等工业领域中应用广泛，主要用于热风炉、加热炉、工业炉窑、锅炉等设备的余热利用工程及空气预热工程，它可充分回收余热，提供纯净的高温空气，可以节约大量能源。随着社会环保意识的增强和能源紧缺压力的困扰，对喷流空气预热器的热利用率和功能也提出了越来越高的要求。
喷流式空气预热器主要用于回收高温烟气的余热，其承受的温度高达800～900℃，因而其在运行过程中会长期受到高温烟气的热辐射，特别是靠烟气入口的前几排换热管受到的烟气热辐射更为严重，其承受的温度远比中间位置换热管所承受的温度高，这导致各排换热管的热膨胀不一，当一根换热管损坏时，整个喷流式空气预热器都将报废，因而在设计与制造过程中通常从烟气入口处至出口处选用不同材料型号的换热管，在靠烟气入口处的换热管选择耐高温的合金管材，而靠烟气出口处的换热管选用一般的不锈钢管，然而由于换热管所选用的材料不同，其热膨胀能力也有很大差别，在制造加工与应用过程中，容易出现由于热膨胀性能不匹配而导致个别换热管损坏，这造成喷流式空气预热器造价昂贵、寿命短，影响喷流式空气预热器的总体性能。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可减小换热管之间的管壁温差、使各排换热管内被加热的空气具有相同进出口温差、具有最优综合换热效果的换热管进出口同温差喷流式空气预热器。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
一种换热管进出口同温差喷流式空气预热器，包括风箱和多排换热管，所述风箱上端设有冷空气入口，风箱下端设有热空气出口，风箱一侧设有烟气入口，风箱另一侧设有烟气出口，所述多排换热管均匀布置于风箱内并连通冷空气入口与热空气出口，所述换热管由同轴套设的内管和外管组成，所述内管为开有若干喷流孔的喷流管。
从所述烟气入口一侧至所述烟气出口一侧，各换热管中内管上所设喷流孔的数量逐渐减少。
所述外管上端封闭，所述内管下端封闭。
所述冷空气入口位于靠近烟气入口的一侧。
所述热空气出口位于靠近烟气出口的一侧。 
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
本实用新型的换热管进出口同温差喷流式空气预热器，通过同轴套设的内管和外管组成换热管，并在内管上开设若干喷流孔作为喷流管，冷空气进入内管后从喷流孔垂直地射向外管内壁，形成高速空气气流对换热面进行冲击，使层流边界层受到破坏，极大地强化对流换热过程，而烟气入口侧则利用高温烟气的辐射放热强化烟气侧的辐射换热，这不仅提高了喷流式空气预热器的总换热系数，而且也有效地降低了烟气入口侧换热管的温度。本实用新型可从烟气入口一侧至所述烟气出口一侧，将各换热管中内管上所设喷流孔的数量逐渐减少，在烟气入口一侧高温烟气的辐射放热量大，设置的喷流孔数量越多，则流过的空气流量越大，管壁受到的冷却就越大；而烟气出口一侧烟气的辐射放热量小，设置的喷流孔数量越少，则流过的空气流量越小，管壁受到的冷却就越小，从而通过设置喷流孔数量可达到控制换热管的管壁温差、控制被加热的空气具有相同的进出口温差的目的，使换热管具有相同的壁温，便于统一换热管的材料选型，可以减少耐高温材料的使用，降低空气预热器的材料成本，解决了由于选用不同换热管材料的热膨胀性不一的问题，从而可避免烟气入口侧因管内温度高而造成换热管的烧坏，提高了空气预热器的整体寿命；同时，由于越靠近烟气入口侧，空气与烟气的温差越大，而根据传热学与流体力学原理，此处强化传热的潜力越大，因而增加此处的空气流量则空气垂直射向换热表面的流速越高，强化传热的效果越好。本实用新型的换热管进出口同温差喷流式空气预热器制造成本低、使用寿命长，总体换热性能好，可实现空气预热器高效稳定的运行。
附图说明
图1是本实用新型的立体结构示意图；
图2是本实用新型的主剖视图；
图3是本实用新型的俯视图；
图4是本实用新型的换热管的立体放大结构示意图。
图中各标号表示：
1、风箱；2、换热管；11、冷空气入口；12、热空气出口；13、烟气入口；14、烟气出口；15、连接板；21、内管；22、外管；211、喷流孔。
具体实施方式
图1至图4示出了本实用新型的一种换热管进出口同温差喷流式空气预热器实施例，该预热器包括风箱1和多排换热管2，风箱1上端设有冷空气入口11，风箱1下端设有热空气出口12，风箱1一侧设有烟气入口13，风箱1另一侧设有烟气出口14，冷空气入口11位于靠近烟气入口13的一侧，热空气出口12位于靠近烟气出口14的一侧，风箱1内设有上、下两块连接板15，并通过两块连接板15将烟气出入口与空气出入口隔开，多排换热管2均匀布置于风箱1内并连通冷空气入口11与热空气出口12，本实施例共设有四排换热管2，每排设六根，四排换热管2均匀布置于风箱1内，各换热管2的上、下两端分别与一连接板15连接固定，换热管2由同轴套设的内管21和外管22组成，内管21为开有若干喷流孔211的喷流管，冷空气经冷空气入口11进入内管21后从喷流孔211垂直地射向外管22内壁，形成高速空气气流对换热面进行冲击，使层流边界层受到破坏，极大地强化对流换热过程，而烟气入口13的一侧则利用高温烟气的辐射放热强化烟气侧的辐射换热，这不仅提高了喷流式空气预热器的总换热系数，而且也有效地降低了烟气入口13处换热管2的温度。本实用新型的换热管进出口同温差喷流式空气预热器制造成本低、使用寿命长，总体换热性能好，可实现空气预热器高效稳定的运行。
本实施例中，从烟气入口13一侧至烟气出口14一侧，各换热管2中内管21上所设喷流孔211的数量逐渐减少，在烟气入口13一侧高温烟气的辐射放热量大，设置的喷流孔211数量越多，则流过的空气流量越大，外管22的管壁受到的冷却就越大；而烟气出口14一侧烟气的辐射放热量小，设置的喷流孔211数量越少，则流过的空气流量越小，外管22的管壁受到的冷却就越小，从而通过设置喷流孔211的数量可达到控制换热管2的管壁温差、控制被加热的空气具有相同的进出口温差的目的，使换热管2具有相同的壁温，便于统一换热管2的材料选型，可以减少耐高温材料的使用，降低空气预热器的材料成本，解决了由于选用不同换热管材料的热膨胀性不一的问题，从而可避免烟气入口13一侧因管内温度高而造成换热管2的烧坏，提高了空气预热器的整体寿命；同时，由于越靠近烟气入口13一侧，空气与烟气的温差越大，而根据传热学与流体力学原理，此处强化传热的潜力越大，因而增加此处的空气流量则空气垂直射向换热表面的流速越高，强化传热的效果越好。
进一步，可将外管22上端封闭，内管21下端封闭，这样的结构使冷空气只能从内管21上端进入换热管2，从外管22下端排出换热管2，并且进入内管21的冷空气只能通过喷流孔211喷入外管22，从而可加强气流喷射力度，充分破坏层流边界层，提高换热效果。
上述只是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1. 一种换热管进出口同温差喷流式空气预热器，包括风箱（1）和多排换热管（2），所述风箱（1）上端设有冷空气入口（11），风箱（1）下端设有热空气出口（12），风箱（1）一侧设有烟气入口（13），风箱（1）另一侧设有烟气出口（14），所述多排换热管（2）均匀布置于风箱（1）内并连通冷空气入口（11）与热空气出口（12），其特征在于：所述换热管（2）由同轴套设的内管（21）和外管（22）组成，所述内管（21）为开有若干喷流孔（211）的喷流管。
2. 根据权利要求1所述的换热管进出口同温差喷流式空气预热器，其特征在于：从所述烟气入口（13）一侧至所述烟气出口（14）一侧，各换热管（2）中内管（21）上所设喷流孔（211）的数量逐渐减少。
3.根据权利要求1或2所述的换热管进出口同温差喷流式空气预热器，其特征在于：所述外管（22）上端封闭，所述内管（21）下端封闭。
4.根据权利要求1或2所述的换热管进出口同温差喷流式空气预热器，其特征在于：所述冷空气入口（11）位于靠近烟气入口（13）的一侧。
5.根据权利要求 3 所述的换热管进出口同温差喷流式空气预热器，其特征在于：所述冷空气入口（11）位于靠近烟气入口（13）的一侧。
6.根据权利要求 1或2 所述的换热管进出口同温差喷流式空气预热器，其特征在于：所述热空气出口（12）位于靠近烟气出口（14）的一侧。
7.根据权利要求 5所述的换热管进出口同温差喷流式空气预热器，其特征在于：所述热空气出口（12）位于靠近烟气出口（14）的一侧。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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