CN2030697U - 强化传热结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种强化传热结构，特别是一种锅炉强化传热结，其特征是在受烟气纵向冲刷的对流受热面外部，设置一个与其平行的辐射板，使两者组成一个可以迫使烟气在流动过程中产生强烈搅动的烟气通道，如平板受热面与波浪形辐射板组成的扩张与收缩交替变化的烟气通道等。在锅炉上应用这一强化传热结构，可以显著地提高传热效果，降低排烟温度，从而获得节约能源，节省钢材以及促使锅炉小型化等效果。
Description
本实用新型涉及一种强化传热结构，特别是一种锅炉强化传热结构，一种烟气冲刷非管内对流受热面的强化传热结构。
在现有的锅炉传热结构中，烟气纵向冲刷表面，对流传热的效果很差。虽然过去和现在一直采用提高烟气流速的方法来提高对流传热效果，但是由于烟气的流动阻力与流速的平方成正比，因此用提高烟气流速的方法来提高对流传热效果的办法受到限制，近几十年来国内外都在积极研究强化管内对流传热，并取得了实用效果。但是对于锅炉的非管内对流传热的强化的研究与应用至今未见报导。据情报资料报导近年来苏联哈萨克理工学院在小型水管锅炉上用提高烟气流速创造自身清灰条件和利用辐射体来提高烟气和管壁之间的热交换，具体做法是在炉膛膜式水冷壁的外面布置一个由平面钢板制成的辐射板，与水冷壁一起组成一个窄平的金属的缝隙烟道，烟气纵向冲刷水冷壁管，钢板制的辐射体用对流方法从烟气中得到热量并用辐射对受热面放出热量。实验证明辐射体的利用可以在不提高烟速的情况下使烟气到壁面的放热系数提高到1.5倍和1.5倍以上。
本实用新型的目的是为了提供一种新型的强化传热结构，特别是一种适用于烟气纵向冲刷锅炉的炉壳、炉筒等非管内对流受热面以及在特定的情况下横向冲刷对流管束的强化传热结构，与现有技术相比它有以下优点：
在不提高烟速的情况下，可以使烟气对流放热系数提高2～4倍，应用本实用新型可以在锅炉受热面积相等的情况下，使排烟温度比现有锅炉降低100～250℃，甚至可使排烟温度控制在仅比锅炉介质温度高出100℃以内，因此应用于现有受热面不足的小型锅炉上，可使锅炉效率显著提高而节省能源，可以充分应用锅壳等做为受热面使锅炉结构大为简化而节省10％～30％的钢材。
本实用新型应用于锅炉及工业窖炉的余热回收装置，可以在受热面较现有装置明显减少的情况下获得100℃以下的低温，不仅可以节省能源。而且可为应用低温袋式除尘器提供高效的烟气冷却装置。
本实用新型的任务是以如下方式完成的。在对流受热面的外部，设置一个与对流受热面平行的由钢板制成的辐射板，使两者组成一个能够迫使烟气在流动过程中产生强烈搅动的烟气通道，以降低对流传热过程中的热阻达到强化对流传热的作用，同时在辐射板向着对流受热面的一面涂一层辐射系数较大的材料如碳化硅或炭黑，在背面涂一层 铝粉（或镀一层铝）等辐射系数较小的材料。辐射板在受烟气冲刷对流放热过程中被加热使温度升高，并接近烟温，当辐射板的温度高于对流受热面时它就成为一个热辐射体，由于辐射板的两个表面涂以辐射系数不同的材料，因此其热辐射具有明显的方向性，它将从烟气对流放热过程中所得到的热量通过辐射传给锅炉受热面，而向外辐射的热量却较少，同时在辐射体外面再复设一耐热保温层来阻止热量的散失。由于辐射板的热辐射可以穿透锅炉受热面被烟气污染所形成的以炭黑为主要成分的灰污层，而这个灰污层在烟气对流传热过程中具有很大的热阻，会严重影响对流传热效果，因此在锅炉运行过程中在对流受热面的灰污层较厚时，本实用新型的传热效果与现有的传热技术相比就更为突出，本实用新型既具有强化对流传热又具有强化辐射传热的双重作用，而其结构却非常简单，且烟气阻力的增加十分有限。以下将结合附图对本实用新型的几种典型结构做详细说明。
图1是本实用新型适用于烟气纵向冲刷平板对流受热面强化传热结构的局部纵剖面示意图。
图2是图1沿A－A线的横剖面图。
图3是图1波浪形烟气通道结构的几何形状图。
图4是本实用新型适用于烟气纵向冲刷平板对流受热面烟气通道较宽时的强化传热结构的局部纵剖面示意图。
图5是本实用新型在烟气纵向冲刷平板对流受热面之外设有受烟气横向冲刷的对流管束强化传热结构的局部纵剖面示意图。
图6是由密集管束构成的平面（如膜式水冷壁），烟气对管束作横向冲刷强化传热结构的局部纵剖面示意图。
图7是本实用新型在烟气横向冲刷排数有限的对流管束时的强化热结构的局部纵剖面图。
①参照图1、图2，当烟气纵向冲刷平板对流受热面时，（此处所说的烟气纵向冲刷平板对流受热面，包括烟气围绕圆筒形的筒体流动，冲刷其内外圆周表面，以及包括由直线作平行移动所形成的曲面，烟气顺曲面母线的方向冲刷曲面板的表面）。在平板对流受热面（1）的外部，设置一个与其平行的由碳素钢板压制成波浪形的辐射板（2），用钢板制作的侧板（6）和（7），将两者联结起来，使受烟气纵向冲刷的平板对流受热面（1）与波浪形的辐射板（2）一起组成一个沿烟气流动方向截面呈扩张与收缩交替变化的浪波形烟气通道（3），在辐射板（2）向着对流受热面（1）的一面涂一层碳化硅或炭黑，在其背面涂一层铝粉（或镀一层铝），在烟气通道（3）的外面复设由硅酸铝纤维毡或岩棉构成耐热保温层（4），在其外再装设一钢板制的烟道外壳（5）。
参照图3，辐射板（2）的波浪形状和尺寸依据烟气通道（3）宽度H的大小而定，波浪突出高度h与H的比值h／H以控制在0.15～0.4之间为宜，波浪的节距t与波浪突出高度h的比值t／h最好控制在5～15之间，波浪的收缩段t1应大于扩张段t2，再者的比值t1／t2最好在1.5～10之间。
②参照图4、与图1所述结构基本相同，当对流受热面（1）与辐射板（2）之间所构成的烟气通道（3）的宽度尺寸较大时，辐射板（2）的波浪形结构所引起的烟气搅动对于对流受热面（1）的影响不够强烈时，应在受烟气纵向冲刷的平板对流受热面（1）与辐射板（2）所组成的烟气通道（3）中，靠近对流受热面（1）对应于辐射板的每一个波浪设置一个烟气导流板（8），使之与对流受热面（1）一起组成一个个间断的收缩形烟气通道（9）。烟气导流板（8）是由钢带制成，它的长边平行于对流受热面（1）并垂直于烟气流动方向，它的短边与对流受热面（1）之间保持10°～30°角。烟气导流板（8）的两端固定在烟气通道侧板（6）和（7）上，烟气导流板（8）与对流受热面（1）的最小距离保持在10～30毫米之间为宜，烟气导流板的应用不仅可以迫使烟气在流动过程中产生强烈的搅动而且可以改变烟气对对流受热面（1）的纵向冲刷为斜向冲刷，促使边界层减薄，而显著提高对流传热效果，同时烟气导流板（8）在烟气对流放热过程中被加热，使温度升高并接近烟温，它将从烟气获得的热量，通过辐射传给对流受热面（1）从而具有强化辐射传热的作用。
③参照图5，在受烟气纵向冲刷的平板对流受热面（1）的外部，设置一个平行于对流受热面（1）的平面辐射板（2），在受烟气纵向冲刷的平板对流受热面（1）和平面辐射板（2）所组成的烟气通道（3）中，靠近辐射板（2）布置平行于受热面（1）并受烟气横向冲刷的对流管束（10），在靠近对流受热面（1）并对应于对流管束（10）设置烟气导流板（8），使之与对流受热面（1）一起组成一个个间断的烟气通道（9），其余结构与图1、图2及图4所述相同。
④参照图6，当对流受热面（1）是由密集的管束（11）组成的平面时（如膜式水冷壁）并且烟气对管束作横向冲刷时，由于烟气流动时管束（11）将迫使烟气产生强烈搅动，因此可在对流受热面（1）的外部设置一个与其平行的平面辐射板（2）使由受烟气横向冲刷的密集管束（11）所组成的对流受热面（1）与平面辐射板（2）组成波浪形烟气通道（3），其余的结构与图1、图2所述相同。
⑤参照图7，当烟气横向冲刷排数有限的对流管束（12）时（指1～4排以内），可在对流管束（12）的两侧各设一个平行于对流管束（12）的平面辐射板（2）。使之形成一个由两个平行的平面辐射板（2）一起构成一个个烟气通道（3），在靠近炉膛近的一面应在辐射板（2）的里面设耐火层（13），其于结构与图1、图2所述相同。
Claims (4)
1、一种传热结构，特别是一种锅炉强化传热结构，其特征是在对流受热面的外部，设置一个与对流受热面平行的由钢板制成的辐射板，使两者组成一个能够迫使烟气在流动过程中产生强烈搅动的烟气通道，具有上述特征的烟气通道包括：
a，受烟气纵向冲刷的平板对流受热面(1)与波浪形的辐射板(2)一起组成的一个沿烟气流动方向截面呈扩张与收缩交替变化的波浪形烟气通道(3)、
b.在受烟气纵向冲刷的平板对流受热面(1)与波浪形的辐射板(2)所构成的烟气通道(3)中，靠近对流受热面(1)对应于辐射板(2)的每一个波浪设置一个烟气导流板(8)，使之与对流受热面(1)一起组成一个个间断的收缩形烟气通道(9)、
c.在受烟气纵向冲刷的平板对流受热面(1)和平面辐射板(2)所组成的烟气通道(3)中，设置平行于对流受热面(1)并受烟气横向冲刷的对流管束(10)，在靠近对流受热面(1)并对应于对流管束(10)设置烟气导流板(8)，与对流受热面(1)一起构成一个个间断的收缩形烟气通道(9)、
d.由受烟气横向冲刷的密集管束(11)所组成的对流受热面(1)与平面辐射板(2)组成的波浪形烟气通道(3)、
E.在受烟气横向冲刷对流管束(12)的两边，各设置一个平面的辐射板(2)使两个平面辐射板(2)一起构成一个烟气通道。
2、按权利要求1所述的结构，其特征是辐射板（2）是由碳素钢薄板制成，在其向着对流受热面（1）的一面涂一层碳化硅或炭黑，在其背面涂一层铝粉（或镀一层铝）。
3、按权利要求1所述的结构，其特征是辐射板（2）的波浪形状和尺寸，依据烟气通道（3）宽度H的大小而定，波浪突出高度h与H的比值h／H以等于0.15～0.4为宜，波浪的节距t与波浪突出高度h的比值t／h最好在5～15之间，收缩段的长度t1最好大于扩张段的长度t2，两者的比值t1／t2最好在1.5～10之间。
4、按权利要求1所述的结构，其特征是烟气导流板（8）是由碳素钢带制成的，烟气导流板（8）与对流受热面（1）之间保持10°～30°角。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN 88219509 CN2030697U (zh) | 1988-04-18 | 1988-04-18 | 强化传热结构 |
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| CN (1) | CN2030697U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103960319A (zh) * | 2013-01-24 | 2014-08-06 | 广州华优食品加工机械有限公司 | 一种电磁感应炸炉 |
| CN104040254A (zh) * | 2011-12-21 | 2014-09-10 | 山特维克知识产权股份有限公司 | 包括辐射元件的蒸汽锅炉 |
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1988
- 1988-04-18 CN CN 88219509 patent/CN2030697U/zh not_active Withdrawn
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| CN104040254B (zh) * | 2011-12-21 | 2016-09-21 | 山特维克知识产权股份有限公司 | 包括辐射元件的蒸汽锅炉 |
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