CN202532953U - 喷流管和具有其的喷流换热器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种用于喷流换热器的喷流管，该喷流管包括：内管；以及外管，所述外管套设在所述内管上，其中所述内管的周向壁上沿着气体在所述内管的气体流动方向上形成有多组喷流孔，所述多组喷流孔的布置密度沿着所述气体流动方向逐渐变小，所述多组喷流孔的孔径沿着所述气体流动方向逐渐增大。根据本实用新型的喷流管，可以提高换热过程中该喷流管的热负荷均匀性，减小流动阻力且提供热交换的效率和使用寿命。本实用新型进一步公开了一种具有该喷流管的喷流换热器。

Description

喷流管和具有其的喷流换热器
技术领域
本实用新型涉及气体换热技术领域，特别是涉及一种改进的用于喷流换热器的喷流管和具有其的喷流换热器。
背景技术
空气喷流换热器大量应用于冶金、化工、建材及能源动力工程等领域的工业窑炉烟气余热利用。而提高工业窑炉的烟气余热利用效率，对相关工业的节能减排至关重要。
目前常见的各种空气喷流换热器，其单管结构通常由两根同心金属管构成，外管为光滑或者带扩展表面的圆管，内管通常开设有若干组顺排或者叉排的等间距等直径小孔，内管与外管围成的环形空间通常为等截面设计。工作时，烟气在外管外侧流动，而空气首先进入内管，经小孔喷射至外管内侧，然后沿内外管之间的环形空间向下游流动。由于空气经小孔以射流方式冲击外管的内壁，可以获得很高的传热系数，提高管内空气与外侧烟气的热交换效果。然而，在实际使用中，由于空气首先经上游的喷流孔进入环形空间，在沿着环形空间向下游流动的过程中，对下游喷流孔的射流空气会产生很强的横向冲刷，严重影响下游喷流孔的冲击冷却效果。该类型的空气喷流换热器普遍存在同一根喷流管的上下端换热严重不均的现象。并由此带来热负荷分布不均，流动阻力过大，喷流管局部高温等问题，严重影响设备的热交换效果和使用寿命。
此外，专利文献CN86206722U和CN201993020U公开了内外管之间变截面的喷流单管结构设计，均提出内管采用直径逐渐缩小的锥形管。这种设计可以一定程度上缓解单管上下端换热不均的现象，并减少空气流动阻力。但是一方面制造成本大大增加，另一方面随着内外管间距的变化，也会导致冲击射流冷却的效果不均匀。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型需要提供一种用于喷流换热器的喷流管，该喷流管制造成本低、热负荷均匀性好。
此外，本实用新型需要提供一种用于喷流换热器的喷流管，该喷流管能够至少实现提高换热过程中的热负荷均匀性、减小流动阻力且提供热交换的效率和使用寿命中的至少一个。
进一步地，本实用新型还需要提供一种具有上述喷流管的喷流换热器。
根据本实用新型的一方面，提供了一种用于喷流换热器的喷流管，该喷流管包括：内管；以及外管，所述外管套设在所述内管上，其中所述内管的周向壁上沿着气体在所述内管的气体流动方向上形成有多组喷流孔，所述多组喷流孔的布置密度沿着所述气体流动方向逐渐变小。
根据本实用新型的上述喷流管，通过变孔距地设置喷流孔，可以提高换热过程中该喷流管的热负荷均匀性，减小流动阻力且提高热交换的效率和该喷流管的使用寿命。此外，根据本实用新型的上述喷流管，可以避免喷流管出现局部高温的情况。
根据本实用新型的一个实施例，所述多组喷流孔的孔径沿着所述方向逐渐变大。
根据本实用新型的上述喷流管，通过沿着气体流动方向变孔径地设置喷流孔，且该喷流孔的孔径逐渐变大，从而可以进一步地提高换热过程中该喷流管的热负荷均匀性，减小流动阻力且提高热交换的效率和该喷流管的使用寿命。此外，根据本实用新型的上述喷流管，可以避免喷流管出现局部高温的情况。
根据本实用新型的一个实施例，每组所述喷流孔中包括有至少一个喷流孔。
根据本实用新型的一个实施例，每组所述喷流孔的孔径大致相同。
根据本实用新型的一个实施例，在所述每组喷流孔内，喷流孔的布置密度沿着所述气体流动方向逐渐变小且所述喷流孔的孔径沿着所述气体流动方向逐渐变大。
根据本实用新型的一个实施例，所述多组喷流孔沿着所述气体流动方向形成为多排喷流孔。
根据本实用新型的一个实施例，所述多排喷流孔成叉排或者顺排设置。
根据本实用新型的一个实施例，每排喷流孔中的喷流孔的孔径沿着所述气体流动方向成等比或者等差增大。
根据本实用新型的一个实施例，所述每排喷流孔中的所述喷流孔之间的间距沿着所述气体流动方向成等比或者等差增大。
根据本实用新型的一个实施例，所述内管和所述外管为沿着所述气体流动方向的等截面管件。
根据本实用新型的一个实施例，所述内管的位于所述气体流动方向的下游端为封闭端。
根据本实用新型的一个实施例，所述内管和所述外管为圆管且同轴设置，所述内管和所述外管分别由金属制成。
根据本实用新型的另一方面，提供了一种喷流管，包括：内管，所述内管沿着气体在所述内管内的气体流动方向上形成有多排喷流孔；以及外管，所述外管套设在所述内管上，其中所述内管的周向壁上沿着所述气体流动方向形成有多排喷流孔，所述每排的喷流孔沿着所述气体流动方向的间距逐渐增大、且所述喷流孔的孔径逐渐增大。
根据本实用新型的一个实施例，所述多排喷流孔成叉排或者顺排设置。
根据本实用新型的又一方面，提供了一种喷流换热器，包括：下联箱；上联箱，所述上联箱内构造有彼此分隔的第一集气室和第二集气室，所述第一集气室上形成有气体入口，所述第二集气室上形成有气体出口；至少一个第一喷流管，所述第一喷流管将所述第一集气室与所述下联箱连接；以及至少一个第二喷流管，所述第二喷流管将所述第二集气室与所述下联箱连接，其中所述第一喷流管和所述第二喷流管中的至少一个为如上所述的喷流管。
根据本实用新型的喷流换热器，通过使得其中的第一喷流管和所述第二喷流管中的至少一个构造成如上所述的喷流管，从而实现了提高该喷流换热器的换热过程中的热负荷均匀性，减小气体流动阻力且提高热交换的效率和该喷流换热器的使用寿命。
根据本实用新型的一个实施例，位于最外侧的所述第一喷流管为如上所述的喷流管。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本实用新型的一个实施例的用于喷流换热器的喷流管的剖视图；
图2为图1中所示的喷流管中的喷流孔分布的示意图；
图3为图1中所示的喷流管中的喷流孔分布的另一示意图；
图4为图1中所示的喷流管中的喷流孔分布的又一示意图；
图5为根据本实用新型的一个实施例的喷流换热器的主视图；
图6为图5中所示的喷流换热器的左视图；以及
图7为图5中所示的喷流换热器的俯视图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
下面将参照附图来说明根据本实用新型的用于喷流换热器的喷流管10，其中图1为根据本实用新型的一个实施例的用于喷流换热器的喷流管的剖视图，图2为图1中所示的喷流管中的喷流孔分布的示意图。如图1中所示，该喷流管可以包括内管1和外管2。外管2套设在内管1上，其中内管1的周向壁11上沿着气体在内管1的气体流动方向A1上形成有多组喷流孔3，多组喷流孔3的布置密度沿着气体流动方向A1逐渐变小。如图2中所示，显示了三组喷流孔31、32、33，其中每组喷流孔31、32、33均由沿着周向分布的多个喷流孔3所构成。需要说明的是，此处的术语“布置密度”指的是喷流孔在内管1的周向壁11的表面上的单位面积上的分布密度，对每个喷流孔的孔径或者其间的间距并没有任何限定。
在上述喷流管中，通过变孔距地设置喷流孔，可以提高换热过程中该喷流管的热负荷均匀性，减小流动阻力且提高热交换的效率和该喷流管的使用寿命。此外，根据本实用新型的上述喷流管，可以避免喷流管出现局部高温的情况。详细而言，通过让多组喷流孔的布置密度沿着气体流动方向A1逐渐变小，从而经过换热的气体(例如空气)通过喷流孔以射流的方式冲击外管的内壁的距离拉长，从而减小了相邻的喷流孔之间的相互横向冲刷的影响，从而不影响下游喷流孔的冲击冷却效果，且降低了流动阻力。
可选地，多组喷流孔3的孔径D沿着气体流动方向A1逐渐变大，如图3中所示。下游喷流孔3的孔径D逐渐增加，可以提高气流的抗冲刷能力，保证了下游管段的传热效果，同时减小流动阻力。
根据本实用新型的上述喷流管10，通过沿着气体流动方向A1变孔径地设置喷流孔，且该喷流孔的孔径逐渐变大，从而可以进一步地提高换热过程中该喷流管的热负荷均匀性，减小流动阻力且提高热交换的效率和该喷流管的使用寿命。此外，根据本实用新型的上述喷流管，可以避免喷流管出现局部高温的情况。
根据本实用新型的一个实施例，在每组喷流孔3内，喷流孔3的布置密度沿着气体流动方向A1逐渐变小且喷流孔的孔径沿着气体流动方向A1逐渐变大。可以使得气体在流经每组喷流孔时也实现了减少气体横向冲刷、降低流动阻力的目的。
可选地，每组喷流孔3中包括有至少一个喷流孔。根据本实用新型的一个实施例，在每组喷流孔3只有一个喷流孔时，即实现了从如图2中自上至下的喷流孔3的孔径逐渐增大、且间距逐渐增大的喷流孔布置结构。
根据本实用新型的一个实施例，每组喷流孔3的孔径D大致相同。由此，在工业上制造该喷流管10时，可以方便加工，例如对每组喷流孔3只需要采用同样的钻头即可，从而提高制造效率，同时也同样能达到上述的技术效果。
根据本实用新型的一个实施例，多组喷流孔3沿着气体流动方向A1形成为多排喷流孔5。根据本实用新型的一个实施例，多排喷流孔5成叉排设置，如图4中所示。通过让相邻的两排喷流孔5之间以叉排方式布置，因此上游的喷流孔的射流气体对下游的喷流孔的射流气体的横向冲刷影响可以大大降低。显然，根据本实用新型的一个实施例，多排喷流孔5也可以成顺排设置，如图3中所示。根据本实用新型的一个实施例，多排喷流孔5也可以成本领域普通技术人员所熟悉的任何其他排置方式来设置。
根据本实用新型的一个实施例，每排喷流孔5中的喷流孔的孔径D沿着气体流动方向A1成等比或者等差增大。且根据本实用新型的一个实施例，每排喷流孔5中的喷流孔之间的间距L沿着气体流动方向A1成等比或者等差增大。
具体地，每排喷流孔的孔径D和喷流孔的间距L均可以按照等下述的比级数方式来变化(如图4中所示)：
Dn＝D1×pn；n＝2，3，4，...，(1)
其中，D1为第一排喷流孔5中位于最上游的喷流孔的孔径，p为喷流孔的孔径级数的系数；
Ln＝L1×qn；n＝2，3，4，...(2)
其中，L1为喷流管10的入口12到第一排喷流孔5中位于最上游的喷流孔的距离，q喷流孔间距级数的系数。
根据本实用新型的一个实施例，p＝1.05，q＝1.05。
根据本实用新型的一个实施例，内管1和外管2为沿着气体流动方向A1的等截面管件，由此，空气可以在该内管1和外管2之间所形成的环形空间4中均匀流动。
根据本实用新型的一个实施例，内管1的位于气体流动方向A1的下游端13为封闭端，内管1和外管2为圆管且同轴设置，内管1和外管2分别由金属制成。
下面将简单说明如上结构的喷流管10的工作过程。在换热过程中，例如烟气的被换热气体在外管2的外侧流动，而空气首先进入内管1，经如上布置的喷流孔3喷射至外管2的内侧。然后，空气沿内管1、和外管2之间的环形空间4向喷流管10的下游流动。由于喷流孔3的孔径D和间距均逐渐增加，并且沿着气体流动方向的相邻两排喷流孔3之间以叉排方式布置，因此上游喷流孔3的射流气体对下游喷流孔3射流气体的横向冲刷影响可以大大降低。同时，下游喷流孔3的孔径D逐渐增加，可以提高气流的抗冲刷能力，保证了下游管段的传热效果，同时减小流动阻力。
综上，根据本实用新型的一个实施例的喷流管制造简单、传热效果好，且通过上述的等截面、变孔径、变孔距、以及将喷流孔以叉排方式设置，从而通过改变下游喷流孔的孔距与孔径，避开上游喷流孔横向冲刷最严重的区域，提高了喷流管热负荷均匀度，减小流动阻力，同时提高喷流换热器的热交换效果和使用寿命。
下面将结合图5来描述根据本实用新型的一个实施例的喷流换热器100。如图5中所示，该喷流换热器可以包括下联箱101和上联箱102。上联箱102内构造有彼此分隔的第一集气室1021和第二集气室1022，第一集气室1021上形成有气体入口103，第二集气室1022上形成有气体出口104。此外，第一集气室1021与下联箱101通过至少一个第一喷流管105而连接。第二集气室1022与下联箱101通过至少一个第二喷流管106彼此连接。根据本实用新型的一个实施例，第一喷流管105和第二喷流管106中的至少一个可以构造为如上的喷流管10。对喷流管10的详细结构可以参见上述，此处不再对其进行详细说明。
根据本实用新型的喷流换热器，通过使得其中的第一喷流管105和第二喷流管106中的至少一个构造成如上的喷流管10，从而实现了提高该喷流换热器100的换热过程中的热负荷均匀性，减小气体流动阻力且提高热交换的效率和该喷流换热器100的使用寿命。
需要说明的是，在上述喷流换热器结构中，如果第一喷流管105为构造为如上的喷流管10的结构时，其中的气体流动方向为如图5中气体流动方向A2，且该第一喷流管105的结构适用于喷流管10来设置。如果第二喷流管106为构造为如上的喷流管10的结构时，其中的气体流动方向为如图5中气体流动方向A3，且该第二喷流管106的结构适用于喷流管10来设置，即该用于实现第二喷流管106的喷流管10的结构与用于实现该第一喷流管105的喷流管10的结构成反向设置。
在本实用新型的一个实施例中，用于换热的气体可以为空气，但是本实用新型不限于此，普通技术人员在阅读了本实用新型的上述技术方案之后，显然可以将该方案应用于其他气体的换热。在本实用新型的一个是实施例中，被换热的流体可以为烟气，但是如上所述，本实用新型不限于此，普通技术人员在阅读了本实用新型的上述技术方案之后，显然可以将该方案应用于其他气体的换热。
根据本实用新型的一个实施例，为了更好地提高热交换效率，可以使得位于最外侧的第一喷流管105为如上的喷流管10。这样实施的益处在于，可以使得从气体进入侧A4进入的被换热气体(例如烟气)首先通过该喷流管10的结构来与其中流动的换热空气进行换热，此处换热效率最高，且消除现有的喷流换热器中的热负荷不均匀、流动阻力大的问题，并最大程度地消除局部高温的问题，提高整个喷流换热器的使用寿命和热交换效率。
需要说明的是，在上述的其他第一喷流管105和第二喷流管106可以采用传统的喷流管结构，以降低整个喷流换热器的制造成本。当然，可选地，所有的第一喷流器105和第二喷流器106也可以都采用如上所述的喷流器10的结构，以最大程度地提高换热效率。
在上述喷流换热器100的使用过程中，例如烟气的被换热气体从气体进入侧A4流入该喷流换热器100。通过气体入口103进入的空气首先进入第一集气室1021，然后该空气沿着气体流动方向A2在第一喷流管105中流动，并且通过本实用新型的喷流管10的独特的喷流孔设计而喷射到外管2的内壁上，且与喷流管10的外管2的外侧的烟气充分交换热量后，被换热之后的空气流入下联箱101，然后再次通过第二喷流管106沿着气体流动方向A3流动，且与已经经过换热的烟气进行二次换热，从而最大程度地提高换热效率，然后被换热之后的空气流动至第二集气室1022中，并通过气体出口104流出。在上述过程中，气体换热效率得到显著提高，既有利于提高空气与烟气的换热效率，又同时改善了喷流管的温度均匀性，提高设备的使用寿命。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (13)

1.一种用于喷流换热器的喷流管，其特征在于，包括：
内管；以及
外管，所述外管套设在所述内管上，其中
所述内管的周向壁上沿着气体在所述内管的气体流动方向上形成有多组喷流孔，所述多组喷流孔的布置密度沿着所述气体流动方向逐渐变小。
2.根据权利要求1所述的喷流管，其特征在于，所述多组喷流孔的孔径沿着所述方向逐渐变大。
3.根据权利要求2所述的喷流管，其特征在于，每组所述喷流孔中包括有至少一个喷流孔。
4.根据权利要求2或3所述的喷流管，其特征在于，每组所述喷流孔的孔径大致相同。
5.根据权利要求2或3所述的喷流管，其特征在于，在所述每组喷流孔内，喷流孔的布置密度沿着所述气体流动方向逐渐变小且所述喷流孔的孔径沿着所述气体流动方向逐渐变大。
6.根据权利要求2所述的喷流管，其特征在于，所述多组喷流孔沿着所述气体流动方向形成为多排喷流孔。
7.根据权利要求6所述的喷流管，其特征在于，所述多排喷流孔成叉排或者顺排设置。
8.根据权利要求6所述的喷流管，其特征在于，每排喷流孔中的喷流孔的孔径沿着所述气体流动方向成等比或者等差增大。
9.根据权利要求8所述的喷流管，其特征在于，所述每排喷流孔中的所述喷流孔之间的间距沿着所述气体流动方向成等比或者等差增大。
10.根据权利要求1所述的喷流管，其特征在于，所述内管的位于所述气体流动方向的下游端为封闭端。
11.一种喷流管，其特征在于，包括：
内管，所述内管沿着气体在所述内管内的气体流动方向上形成有多排喷流孔；以及
外管，所述外管套设在所述内管上，其中
所述内管的周向壁上沿着所述气体流动方向形成有多排喷流孔，所述每排的喷流孔沿着所述气体流动方向的间距逐渐增大、且所述喷流孔的孔径逐渐增大。
12.一种喷流换热器，其特征在于，包括：
下联箱；
上联箱，所述上联箱内构造有彼此分隔的第一集气室和第二集气室，所述第一集气室上形成有气体入口，所述第二集气室上形成有气体出口；
至少一个第一喷流管，所述第一喷流管将所述第一集气室与所述下联箱连接；以及
至少一个第二喷流管，所述第二喷流管将所述第二集气室与所述下联箱连接，其中
所述第一喷流管和所述第二喷流管中的至少一个为如权利要求1-11中任一所述的喷流管。
13.根据权利要求12所述的喷流换热器，其特征在于，位于最外侧的所述第一喷流管为如权利要求1-11中任一所述的喷流管。
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