CN211261899U - 一种强化冷凝传热的重力热管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种强化冷凝传热的重力热管，包括强化传热基管以及分别设置在强化传热基管两端的底端堵头和顶端堵头，所述的强化传热基管内部为真空腔体，并注有工作介质，所述的强化传热基管由下至上依次为蒸发区、绝热区和冷凝区，所述的冷凝区的外表面开设螺旋形的凹槽，内表面设有螺旋形的波纹状凸起。与现有技术相比，本实用新型可以削弱碳钢‑水不相容产生的氢气对冷凝区传热的阻碍作用，进而提高烟气余热的利用效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及余热回收用热管换热器领域，尤其是涉及一种强化冷凝传热的重力热管。
背景技术
热管换热器是一种把若干支热管组装成一体，中间用隔板把热管的加热段和冷凝段隔开，形成热、冷介质的流道，从而把热源中的热量源源不断地传给冷源的装置，主要用来回收锅炉、窑炉、高炉及热风炉等热能设备排出烟气的余热。由于结构简单、价格便宜，热管换热器中的热管多为碳钢-水重力热管。热管工作时，一端插入到高温烟气中，而另一端插入到待加热介质中，依靠内部工质的沸腾和冷凝来传递热量。
由于烟气的温度高达200～500℃，碳钢和水在该温度下会发生化学反应产生氢气。氢气的沸点为-252℃，远低于热管的工作温度，因而只能作为不凝性气体。众所周知，少量不凝性气体的存在即会严重削弱蒸汽的冷凝能力。工业上采用的办法是碳钢表面钝化，工作介质加缓蚀剂，以解决碳钢和水相容性的问题。但实践证明，上述手段只能降低氢气的产生速率，热管工作过程中仍会有氢气产生。因此有必要发明一种能够强化冷凝段传热能力的热管，以应对氢气造成的冷凝能力的下降。
传热强化技术已经发展到了第3代，分为主动强化和被动强化技术。主动强化技术需要额外的外部能量，在强化管内冷凝领域没有应用。被动强化技术无需额外的能量，多数是在管子内外表面形成特殊结构。强化管内冷凝的被动强化技术主要有：微翅片管、内插件管及螺旋槽管。但上述强化管仅能用于强化纯蒸汽的冷凝，还需要发明一种能够强化不凝性气体存在条件下冷凝传热的重力热管。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种强化冷凝传热的重力热管，以解决碳钢-水发生化学反应产生氢气，氢气作为不凝性气体严重削弱重力热管冷凝段传热能力的问题，从而提升重力热管的整体传热性能，提高烟气余热的利用效率。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种强化冷凝传热的重力热管，包括强化传热基管以及分别设置在强化传热基管两端的底端堵头和顶端堵头，所述的强化传热基管内部为真空腔体，并注有工作介质，所述的强化传热基管由下至上依次为蒸发区、绝热区和冷凝区，所述的冷凝区的外表面开设螺旋形的凹槽，内表面设有螺旋形的波纹状凸起。
所述的强化传热基管为内表面经钝化处理的无缝碳钢管。
所述的顶端堵头上设有用以注入工作介质的充液管。
所述的充液管在注入工作介质后割断并封死，外侧套设保护帽用以防止充液管受到外力碰撞后断裂。
所述的螺旋形的凹槽的剖面呈矩形，槽深0.9mm，节距为6mm。
所述的波纹状凸起波高为0.7mm，节距为6mm。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型的强化传热基管冷凝区经过压轧后，内表面形成的螺旋形的波纹凸起可以减薄冷凝液膜，因此可以强化不凝性气体存在条件下冷凝段的传热能力，从而削弱碳钢-水不相容产生的氢气对冷凝区传热的阻碍作用，进而提高烟气余热的利用效率。同时本实用新型制造方法简单，成本较低，便于大规模工业推广应用。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型冷凝区的结构示意图。
图3为本实用新型冷凝区传热系数与普通热管冷凝区传热系数的对比图。
图中附图标记：
1、底端堵头，2、强化传热基管，2-1、蒸发区，2-2、绝热区，2-3、冷凝区， 3、工作介质，4、顶端堵头，5、充液管，6、保护帽，7、螺旋波纹，8、螺旋凹槽。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例：
如图1所示，本实用新型提供一种强化冷凝传热的重力热管，该重力热管由底端堵头1、强化传热基管2、工作介质3、顶端堵头4、充液管5和保护帽6组成。底端堵头1、强化传热基管2、顶端堵头4和充液管5经焊接后，形成一个半封闭腔体。半封闭腔体进行抽真空后，工作介质3(本例中采用水)再经充液管灌入半封闭腔体中，随后割断充液管5并封死管口，封死管口后套上保护帽6，以防止充液管5受到外力碰撞后断裂，造成热管失效。
本例中，强化传热基管采用无缝钢管，材质为碳钢，内表面经钝化处理，总长为1000mm，分为蒸发区2-1(长度350mm)、绝热区2-2(长度300mm)和冷凝区2-3(长度350mm)，基管的冷凝区2-3经过压轧，外表面设有螺旋形的凹槽，内表面设有螺旋形的波纹状凸起。
如图2所示，强化传热基管的冷凝区2-3外表面的螺旋凹槽8剖面为近似矩形，凹深为0.9mm，节距为6mm。内表面的螺纹波纹状凸起，波高为0.7mm，节距为 6mm，冷凝区的长度通过控制压轧设备的行进距离进行设定。
将本实用新型的强化冷凝传热的重力热管和普通热管分别进行传热性能测试，可得到本实用新型冷凝区2-3的传热系数与普通热管冷凝区传热系数的对比关系，如图3所示。由图3可以看出，在试验热流密度范围内，本实用新型的冷凝传热系数最大为普通热管的2.7倍，可见本实用新型确实可以强化冷凝区的传热。
Claims (6)
1.一种强化冷凝传热的重力热管，包括强化传热基管(2)以及分别设置在强化传热基管(2)两端的底端堵头(1)和顶端堵头(4)，所述的强化传热基管(2)内部为真空腔体，并注有工作介质(3)，其特征在于，所述的强化传热基管(2)由下至上依次为蒸发区(2-1)、绝热区(2-2)和冷凝区(2-3)，所述的冷凝区(2-3)的外表面开设螺旋形的凹槽，内表面设有螺旋形的波纹状凸起。
2.根据权利要求1所述的一种强化冷凝传热的重力热管，其特征在于，所述的强化传热基管(2)为内表面经钝化处理的无缝碳钢管。
3.根据权利要求1所述的一种强化冷凝传热的重力热管，其特征在于，所述的顶端堵头(4)上设有用以注入工作介质(3)的充液管(5)。
4.根据权利要求3所述的一种强化冷凝传热的重力热管，其特征在于，所述的充液管(5)在注入工作介质(3)后割断并封死，外侧套设保护帽(6)用以防止充液管(5)受到外力碰撞后断裂。
5.根据权利要求1所述的一种强化冷凝传热的重力热管，其特征在于，所述的螺旋形的凹槽的剖面呈矩形，槽深0.9mm，节距为6mm。
6.根据权利要求1所述的一种强化冷凝传热的重力热管，其特征在于，所述的波纹状凸起波高为0.7mm，节距为6mm。
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| CN201922378950.9U CN211261899U (zh) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | 一种强化冷凝传热的重力热管 |
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| CN201922378950.9U CN211261899U (zh) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | 一种强化冷凝传热的重力热管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN211261899U true CN211261899U (zh) | 2020-08-14 |
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ID=71958986
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| CN201922378950.9U Active CN211261899U (zh) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | 一种强化冷凝传热的重力热管 |
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|---|---|
| CN (1) | CN211261899U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114353567A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-04-15 | 中国核电工程有限公司 | 一种可控制传热系数的热管装置 |
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2019
- 2019-12-23 CN CN201922378950.9U patent/CN211261899U/zh active Active
Cited By (1)
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