CN215491189U - 一种对流——辐射组合式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种对流——辐射组合式换热器，主要包括空气进口箱、空气出口箱和导流箱、直管换热区和弯管换热区；直管换热区由多组直管换热排构成；直管换热排由多根连通空气进口箱和导流箱的换热直管组成；弯管换热区由多组弯管换热排构成；弯管换热排由多根连通空气出口箱和导流箱的换热弯管组成；换热直管内径向贯穿“S型”插入件；换热弯管管壁上设有两组翅片组。本实用新型中，冷流空气所施加的膨胀应力在换热弯管入口端得到最大程度的抵消，较大程度减免了因膨胀应力造成的换热管开裂；翅片组可增大热量交换比表面积提高换热效率；换热直管内置的S型”插入件增加了换热直管内部冷流空气紊乱程度，换热器的换热效率提高。

Description

一种对流——辐射组合式换热器

技术领域

本实用新型主要涉及换热器技术领域，尤其涉及一种对流——辐射组合式换热器。

背景技术

工业炉换热器的种类很多，目前国内外加热炉和热处理炉采用的绝大多数都是金属换热器，利用炉子本身排出的高温烟气的余热，预热助燃用的空气和煤气钢管换热器根据结构形式不同，目前使用的主要有直管式、喷流式换热器等；冷空气从内部套管进入，从内管上的小孔中喷出在内管与外管之间的冷风室内流动，高温烟气从外管外部流过，实现换热效果。这种换热方式冷空气在换热器中流动时换热效率较差，且外管受热后焊接点容易膨胀开裂，引起漏风。

实用新型内容

为了解决现有换热器换热效率较差，且外管受热后焊接点容易膨胀开裂，引起漏风的技术问题，本实用新型提供一种对流——辐射组合式换热器。

本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型提供一种对流——辐射组合式换热器，包括空气进口箱、空气出口箱和导流箱、直管换热区和弯管换热区；所述直管换热区设在所述空气进口箱和所述导流箱之间；所述弯管换热区设在所述空气出口箱和所述导流箱之间；所述直管换热区由多组直管换热排构成；所述直管换热排由多根连通所述空气进口箱和所述导流箱的换热直管组成；所述弯管换热区由多组弯管换热排构成；相邻的两组所述弯管换热排互相镜像对称；所述弯管换热排由多根连通所述空气出口箱和所述导流箱的换热弯管组成；所述换热直管内径向贯穿“S型”插入件；所述换热弯管管壁上设有两组翅片组；所述翅片组由多个带有烟气通孔的翅片构成。

优选的，所述空气进口箱和所述空气出口箱上分别设有进气口和出气口；所述空气进口箱和所述空气出口箱通过气流隔板互相分隔。

优选的，所述换热弯管和所述换热直管数量一致，导流箱内设有导流管区；所述导流管区由多组“年轮状”导流排构成；所述“年轮状”导流排由多根“U型”导流管构成层层叠加构成；所述换热直管和所述换热弯管通过所述“U型”导流管相互连通。

优选的，所述换热弯管连接所述空气进口箱和所述空气出口箱的两端为直段、两直段之间为“C型”弯段。

优选的，相邻所述换热直管之间最近距离为a，所述翅片宽度为b；需满足以下关系式：10mm≦a-2b≦20mm。

本实用新型提供的对流——辐射组合式换热器，有益效果如下：

1.冷流空气所施加的膨胀应力在换热弯管入口端得到最大程度的抵消，较大程度减免了因膨胀应力造成的换热管开裂；

2.安装在换热弯管上的翅片组可增大热量交换比表面积、烟气通孔可有效提高高温烟气紊乱程度，提高换热效率；

3.相邻的互相镜像对称设置的弯管换热排能够最大限度的提高弯管换热排与高温烟气的接触面积。

4.换热直管内置的S型”插入件增加了换热直管内部冷流空气紊乱程度，换热直管内壁热流层与冷流空气的热量交换效率大大提高，换热器的换热效率也随之提高。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为本实用新型的立体结构图；

图2为本实用新型的半剖图；

图3为本实用新型中关于换热弯管的部分结构图；

图4为本实用新型中关于换热直管的半剖图。

具体实施方式

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。需要注意的是，本实用新型所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中如使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。

如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行说明，显然所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对附图中提供的本实用新型实施例中的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

实施例1

为了解决现有换热器换热效率较差，且外管受热后焊接点容易膨胀开裂，引起漏风的技术问题，本实用新型的实施例提供一种对流——辐射组合式换热器，包括空气进口箱1、空气出口箱2和导流箱3、直管换热区4和弯管换热区5；直管换热区4设在空气进口箱1和导流箱3之间；弯管换热区5设在空气出口箱2和导流箱3之间；直管换热区4由多组直管换热排构成；直管换热排由多根连通空气进口箱1和导流箱3的换热直管8组成；弯管换热区5由多组弯管换热排构成；相邻的两组弯管换热排互相镜像对称；弯管换热排由多根连通空气出口箱2和导流箱3的换热弯管9组成；换热直管8内径向贯穿“S型”插入件10；换热弯管9管壁上设有两组翅片组；翅片组由多个带有烟气通孔12的翅片11构成。

当本实施例涉及的对流——辐射组合式换热器工作时，冷流空气由空气进口箱1注入，最先与之接触的是可消除膨胀应力的换热弯管9，冷流空气所施加的膨胀应力在换热弯管9入口端得到最大程度的抵消，较大程度减免了因膨胀应力造成的换热管开裂；安装在换热弯管9上的翅片组可增大热量交换比表面积、烟气通孔12可有效提高高温烟气紊乱程度，提高换热效率；相邻的互相镜像对称设置的弯管换热排能够最大限度的提高弯管换热排与高温烟气的接触面积。

在初步换热后，膨胀应力较小的冷流空气由换热弯管9后端输出至导流箱3，注入换热直管8中，并与内置的S型”插入件10相接触；增加了换热直管8内部冷流空气紊乱程度，换热直管8内壁热流层与冷流空气的热量交换效率大大提高，换热器的换热效率也随之提高；实际测量数据对比结果显示，当进入换热器的烟气温度在650-850℃，速度在2.0-3.5m/s，空气预热温度在450-550℃、速度在8-15m/s的普通条件下，带S型”插入件10的钢管换热器传热系数约在25-45w/m²K之间较之同等条件下的片状换热器效率高出一倍以上。

为了在节省空间、原料的基础上，保证空气进口箱1和空气出口箱2相互分隔，在本实施中优选的，空气进口箱1和空气出口箱2一体化连接，两者通过气流隔板15互相分隔，气流隔板15厚度在5-10mm；空气进口箱1和空气出口箱2上分别设有进气口13和出气口14。

为了提高换热面积，在本实施中优选的，设有多根换热弯管9和换热直管8且两者数量一致，换热弯管9和换热直管8通过导流箱3内的导流管区互相贯通；为适配直管换热排和弯管换热排；导流管区由多组“年轮状”导流排构成，“年轮状”导流排与直管换热排数量一致；为适配换热直管8和换热弯管9的数量以及相对空间位置，“年轮状”导流排由多根“U型”导流管16构成层层叠加构成；距离最近的换热直管8与换热弯管9通过“年轮状”导流排最内侧的“U型”导流管16相连，距离最远的换热直管8与换热弯管9通过“年轮状”导流排最外侧的“U型”导流管16相连。

为了最大限度的减小膨胀应力，在本实施中优选的，换热弯管9连接空气进口箱1和空气出口箱2的两端为直段、两直段之间为“C型”弯段，直段和“C型”弯段为一体式，两者需平滑连接，其中直段的设计能够保证换热弯管9安装的简易型以及稳定性，若两端采用弯曲换热管，不仅安装困难、而且容易磨损，而换热弯管9的“C型”弯段起到消除膨胀应力的主要作用。

为了保证高温烟气能够在阻力较小的情况下通过直管换热区4和弯管换热区5，在本实施中优选的，相邻换热直管8之间最近距离为a，翅片11宽度为b；需满足以下关系式：10mm≦a-2b≦20mm，根据实验测量数据显示，烟气温度在650-850℃，速度在2.0-3.5m/s时，满足关系式10mm≦a-2b≦20mm下，配合换热管所能安装的最大数量，高温烟气热交换效率最高。

上述实施例仅例示性说明本专利申请的原理及其功效，而非用于限制本专利申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本专利申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本专利申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本专利请的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种对流——辐射组合式换热器，其特征在于，包括空气进口箱、空气出口箱和导流箱、直管换热区和弯管换热区；所述直管换热区设在所述空气进口箱和所述导流箱之间；所述弯管换热区设在所述空气出口箱和所述导流箱之间；所述直管换热区由多组直管换热排构成；所述直管换热排由多根连通所述空气进口箱和所述导流箱的换热直管组成；所述弯管换热区由多组弯管换热排构成；相邻的两组所述弯管换热排互相镜像对称；所述弯管换热排由多根连通所述空气出口箱和所述导流箱的换热弯管组成；

所述换热直管内径向贯穿“S型”插入件；所述换热弯管管壁上设有两组翅片组；所述翅片组由多个带有烟气通孔的翅片构成。

2.根据权利要求1所述的对流——辐射组合式换热器，其特征在于：所述空气进口箱和所述空气出口箱上分别设有进气口和出气口；所述空气进口箱和所述空气出口箱通过气流隔板互相分隔。

3.根据权利要求1所述的对流——辐射组合式换热器，其特征在于：所述换热弯管和所述换热直管数量一致，导流箱内设有导流管区；所述导流管区由多组“年轮状”导流排构成；所述“年轮状”导流排由多根“U型”导流管构成层层叠加构成；所述换热直管和所述换热弯管通过所述“U型”导流管相互连通。

4.根据权利要求1所述的对流——辐射组合式换热器，其特征在于：所述换热弯管连接所述空气进口箱和所述空气出口箱的两端为直段、两直段之间为“C型”弯段。

5.根据权利要求1所述的对流——辐射组合式换热器，其特征在于：相邻所述换热直管之间最近距离为a，所述翅片宽度为b；需满足以下关系式：10mm≦a-2b≦20mm。

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