CN210108088U - 一种带波浪自支撑式板管空气预热器 - Google Patents

Abstract

一种带波浪自支撑式板管空气预热器，包括壳体、及壳体内相对设置的两个安装板,在两个安装板上设有与多根换热板管相对应的多个板管安装通孔，多根换热板管两端密封地连接在两个安装板上相对应的多个板管安装通孔之间；换热板管横截面呈扁平状，沿长度方向轴线延伸的纵截面呈波浪起伏状。在同一排中相邻的两个换热板管之间，一个换热板管的至少一个波峰表面与另一个换热板管的至少一个波谷表面顶紧接触。本实用新型的自支撑结构可有效防止换热板管的震动，同时可有效吸收换热板管的高温膨胀，结构简单、换热效率高、且易于实施，突破了现有技术中加装支撑板及膨胀环的传统结构。

Description

一种带波浪自支撑式板管空气预热器

技术领域

本实用新型总体上涉及石化、电力等行业加热炉、锅炉、焚烧炉等烟气余热回收系统用空气预热器，具体地涉及一种带波浪自支撑式板管空气预热器。

背景技术

板管式换热器相对于传统的管式换热器、板式换热器、热管换热器，在提高换热效率、减小预热器体积及重量、模块化结构设计便于后期维护运行的基础上，降低了冷介质(例如空气)在热介质(例如烟气)侧的泄漏，既提高了加热炉的热效率，又减少了对环境的污染。

为了进一步提高板管式换热器的换热效率，本申请的发明人已经提出了一种具有波浪式换热板管的板管式换热器(参见专利公开号CN207066216U)，如图1所示，换热板管在垂直其横截面长度方向的剖面上具有波浪起伏的形状,使换热板管内、外的换热介质产生扰动，从而提高了换热效率。

如图2所示，由于换热板管较长，换热板管又呈波浪起伏状，换热板管内或板管外的换热介质(例如烟气)通常流速比较高，有时还含有颗粒物，因而冲刷力较大。换热介质在波浪起伏的换热板管内或板管外形成扰流，很容易引起换热板管震动，而震动不但会产生噪音，还会对换热板管两端的焊缝产生交变剪切力，如果不采取减震措施，换热板管在长时间工作下会造成焊缝开裂，从而导致板管内外换热介质互窜，换热效率下降。

这种情况通常采取的措施是在各换热板管的中间部位加装抗震动的支撑板，但又因换热板管呈波浪起伏状，如果该支撑板与各换热板管对应的贯穿孔尺寸设计与各换热板管正好匹配的话，则会因换热板管的波浪形扭曲而无法贯穿安装，贯穿孔尺寸设计较大的话，则又起不到支撑、减震的作用，因此而难以实施。

实用新型内容

为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种带波浪自支撑式板管空气预热器。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种带波浪自支撑式板管空气预热器，包括壳体、及壳体内相对设置的两个安装板；在两个安装板上设有与多根换热板管相对应的多个板管安装通孔，多根换热板管两端密封地连接在两个安装板上相对应的多个板管安装通孔之间；换热板管其横截面呈扁平状，沿长度方向轴线延伸的纵截面呈波浪起伏状；其特征是：在同一排中相邻的两个换热板管之间，一个换热板管的至少一个波峰表面与另一个换热板管的至少一个波谷表面顶紧接触。

优选的，所述换热板管还满足以下条件：H<5T，且

其中，H为换热板管纵截面中波浪起伏形状的波浪高度，T为换热板管横截面的宽度，P为波浪起伏形状的波浪周期长度。

优选的，所述换热板管的横截面由相对的两条长边和相对的两条短边围合而成，长边的长度L、短边的长度W，满足L＞5W。

优选的，所述换热板管由交替连接的平直段和波浪段构成。

优选的，所述多个换热板管均为相同的换热板管。

优选的，所述多个换热板管包括不同的换热板管。

优选的，所述多个换热板管布置为多排，每一排包括沿换热板管的横截面的宽度方向排列的若干个换热板管，每一排中的换热板管具有相同的形状，且至少有两排换热板管具有不同的形状。

由于采用上述技术方案，相比背景技术，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型公开的一种带波浪自支撑式板管空气预热器，通过各换热板管之间的波峰表面与波谷表面相互顶紧接触的结构，实现对自身的自支撑。自支撑结构可有效防止换热板管因震动而产生的危害。

2、本实用新型结构简单、易于实施，突破了现有技术中加装支撑板、不易制造安装、成本高的传统结构。

3、波浪自支撑结构，在保证提高换热效率的同时，可以有效吸收板管的高温热膨胀，突破现有技术中在一端安装板上加设膨胀环、不易加工制造、成本高的问题。

附图说明

图1为波浪起伏状换热板管的结构示意图。

图2为现有技术板管式换热器的结构示意图。

图3为本实用新型的结构示意图。

图4为同排相邻的两个换热板管为同种换热板管顶紧接触的示意图。

图5为同排相邻的两个换热板管为不同种换热板管顶紧接触的示意图。

图6为换热板管的波浪高度与其横截面宽度、波浪周期长度关系的示意图。

图7为多排不同换热板管组合的示意图。

图中：1、壳体；2、换热板管；3、安装板。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图3所示，一种带波浪自支撑式板管空气预热器，包括壳体1、及壳体1内相对设置的两个安装板3；在两个安装板3上设有与多根换热板管2相对应的多个板管安装通孔，多根换热板管2两端密封地连接在两个安装板3上相对应的多个板管安装通孔之间。

为了便于与两端的安装板3连接，所述换热板管2由交替连接的平直段和波浪段构成，换热板管2在与两个安装板3连接的两端为平直段，中间为波浪段，波浪段呈波浪起伏状。相比于整根都为平直段的换热板管2，换热板管设计成波浪起伏状有以下优势：其一，同截面、同安装长度的两根换热板管2，有波浪段的换热板管2要比整根都为平直段的换热板管2的换热面积大；其二，有波浪段的换热板管2对管内、管外的流通气体都能起到扰流的作用，更有利于提高换热效率；其三，整根都为平直段的换热板管2为防止热胀冷缩，需要加设膨胀环，而有波浪段的换热板管2因其自身弹性能消除热胀冷缩对其造成的不利影响，因而不需要加设膨胀环，成本低、易制造。

图4示出在同一排相邻的两个换热板管2之间，一个换热板管2的波峰表面与另一个换热板管2的波谷表面顶紧接触。两个换热板管2为同一种换热板管，所以波长相同，其中一个换热板管2的所有波峰表面与另一个换热板管2的所有波谷表面都能按波长周期性地顶紧接触。

图5示出在同一排相邻的两个换热板管2为两种不同的换热板管，波长不相同，其中一个换热板管2的波峰表面与另一个换热板管2的波谷表面部分能顶紧接触。

通过图4、图5两个图示可以说明，如果在换热板管的中间部位增加支撑，那么，在同一排相邻的两个换热板管2中，其中一个换热板管2的至少一个波峰表面与另一个换热板管2的至少一个波谷表面顶紧接触，就可以达到防震动、自支撑的目的。

可以看出，换热板管2其横截面呈扁平状，由相对的两条长边和相对的两条短边围合而成，两条长边为直线且相互平行，两条短边为圆弧曲线。当然，两条长边也可以是直线与曲线的组合且相互不平行，两条短边也可以是直线、或直线与曲线的组合。优选的，长边的长度L大于5倍的短边长度W。

如图6所示，换热板管2的波浪起伏形状可以多种多样，优选的，所述换热板管满足以下条件：H<5T，且

其中，H为换热板管沿长度方向轴线延伸的纵截面中波浪起伏形状的波浪高度，T为换热板管横截面的宽度，P为波浪起伏形状的波浪周期长度。

在优选示例中，换热板管的波浪起伏的形状既要设计为有利于提高换热效率，又要兼顾对换热介质流动阻力的限制。具体而言，换热板管呈波浪形时，波浪高度H和波浪周期长度P都是影响换热系数的因素，其中波浪高度H是影响传热系数的最主要的因素。波浪高度H增大时，换热板管内介质流动方向变化增大，速度矢量和温度梯度矢量的夹角变大。根据强化传热技术中的协同场原理，夹角变大时，换热系数增加，波浪高度H越高，换热系数越大。然而，波浪高度增加时，阻力系数会有一定增加，而且制作难度会比较大。综合考虑上述竞争性因素并通过计算和试验，本申请发明人提出优选波浪高度H<5T。此外，波浪周期长度P也是影响换热系数的因素，波浪的长度越短，换热系数越大，波浪周期长度P变短时，阻力也会相应增加。

如图7所示，多个换热板管2布置为多排，每一排包括沿换热板管的横截面的宽度方向排列的若干个换热板管2，每一排中的换热板管2具有相同的形状，且至少两排换热板管2具有不同的形状。同一排中的换热板管为同种形状的换热板管，能使相邻两个换热板管2之间的自支撑顶紧接触点最多，减震支撑效果也最好，也便于制造、安装。不同排中的换热板管为不同种形状的换热板管，可实现对管外换热介质起到扰流的作用，可进一步地提高换热效率。

本实用新型未详述部分为现有技术。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神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所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种带波浪自支撑式板管空气预热器，包括壳体、及壳体内相对设置的两个安装板；在两个安装板上设有与多根换热板管相对应的多个板管安装通孔，多根换热板管两端密封地连接在两个安装板上相对应的多个板管安装通孔之间；换热板管其横截面呈扁平状，沿长度方向轴线延伸的纵截面呈波浪起伏状；其特征是：在同一排中相邻的两个换热板管之间，一个换热板管的至少一个波峰表面与另一个换热板管的至少一个波谷表面顶紧接触。

2.如权利要求1所述的一种带波浪自支撑式板管空气预热器，其特征是：所述换热板管还满足以下条件：H<5T，且

其中，H为换热板管纵截面中波浪起伏形状的波浪高度，T为换热板管横截面的宽度，P为波浪起伏形状的波浪周期长度。

3.如权利要求1或2所述的一种带波浪自支撑式板管空气预热器，其特征是：所述换热板管的横截面由相对的两条长边和相对的两条短边围合而成，长边的长度L、短边的长度W，满足L＞5W。

4.如权利要求1或2所述的一种带波浪自支撑式板管空气预热器，其特征是：所述换热板管由交替连接的平直段和波浪段构成。

5.如权利要求1所述的一种带波浪自支撑式板管空气预热器，其特征是：所述多个换热板管均为相同的换热板管。

6.如权利要求1所述的一种带波浪自支撑式板管空气预热器，其特征是：所述多个换热板管包括不同的换热板管。

7.如权利要求1所述的一种带波浪自支撑式板管空气预热器，其特征是：

所述多个换热板管布置为多排，每一排包括沿换热板管的横截面的宽度方向排列的若干个换热板管，每一排中的换热板管具有相同的形状，且至少有两排换热板管具有不同的形状。

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