CN217979938U - 一种新型涡流扰流翅片换热管及换热器换热管组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型涡流扰流翅片换热管，包括管体，其特征在于：所述管体的两端为光管段，在两端的光管段之间的管体按照翅片段、涡流段依次交替设置，或按照翅片段、扰流段依次交替设置，所述翅片段和涡流段或扰流段之间有过渡间隙，所述翅片段外设置有换热翅片，所述涡流段的管壁上设置当气体流过时能产生涡旋流的结构，所述扰流段的管壁上设置当气体流过时能产生扰流的结构。兼具高换热性能和抗积灰特性，可大幅度降低翅片间的积灰。同等热负荷下，设备更轻；同等流速下，管间距大于丁胞管或光管，便于制作弯头，且单个弯头阻力更小。通过调整翅片的角度，还能对管外介质的流场进行修正和调控，达到大设备优化流场的效果。

Description

一种新型涡流扰流翅片换热管及换热器换热管组件

技术领域

本实用新型涉及换热器换热管领域，特别涉及一种新型涡流扰流翅片换热管及换热器换热管组件。

背景技术

现有的管式换热器在气水换热工况，主要选用的换热管有光管、翅片管、丁胞管等。换热形式为气流走壳侧，水走管侧。

其中光管应用最为广泛，但存在单管换热效果差，设备总阻力大等缺点。翅片管管外换热不错，但管内换热没有强化，且管外容易灰堵。丁胞管综合性能较好，又能抗积灰，但是当需要密集排布时，因弯头转弯半径过小，不便加工制作，且转弯半径过小，弯头阻力会增大。现实中如实在不适合设置这种急转弯头，往往只有被迫降低迎风面流速。

因此急需一种换热能力强，抗灰能力出众，且能适应需要管间间距较小的布置方案的换热管型。

同时，大型换热器由于烟气本身温度不均匀，水平流动时，由于不同温度烟气密度不同，往往会出现上层介质温度高于下层介质的现象，从而造成换热器温度场分层，影响换热器的换热效果，虽然单独设置导流板能对这种情况有所改善，但需要额外占用空间，且会增加系统阻力，故而市面上也急需一种能兼顾导流和换热的新型换热管材出现。

实用新型内容

针对现有技术问题，本实用新型第一目的在于提供一种新型涡流扰流翅片换热管，增加换热管换热性能，第二目的在于提供一种换热器换热管组件。

为实现以上第一目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种新型涡流扰流翅片换热管，包括管体，其特征在于：所述管体的两端为光管段，在两端的光管段之间的管体按照翅片段、涡流段依次交替设置，或按照翅片段、扰流段依次交替设置，所述翅片段和涡流段或扰流段之间有过渡间隙，所述翅片段外设置有换热翅片，所述涡流段的管壁上设置当气体流过时能产生涡旋流的结构，所述扰流段的管壁上设置当气体流过时能产生扰流的结构。

优选的：所述涡流段为丁胞管段。丁胞管内外均有丁胞。

翅片段管的管内壁是光滑的，和普通光管差距不大，丁胞管因为有丁胞内凸起，管内介质的换热得到了一定程度的强化，且由于丁胞管管段只是间断布置，所以管内的阻力相较于光管虽然有所增加，但小于整支的丁胞管。而丁胞内突起虽然只是间断布置，但因为强化换热主要机理是增强扰动而非拓展面积，所以管内换热提升接近整支丁胞管的标准。

管外的丁胞和翅片都有增强换热的效果，区别是翅片部分提升换热依靠的是扩展换热面积；丁胞部分依靠的是提升传热系数。当按照后面的方式排列成换热管组件时，相邻两根换热管的翅片段、涡流段交错布置，其中一根的翅片段对应另一根的涡流段。由于翅片与丁胞不但在管子上间断排布，在烟气流动方向也是间隔排布，所以丁胞管丁胞产生的螺旋气流可直接对换热翅片间隙内进行吹扫，且能带动换热翅片间介质形成涡旋流，不但强化换热翅片面的换热，还具有清灰作用，可大幅度降低换热翅片间的积灰。两种强化换热形式有效结合，产生了1+1>2的效果。

管内换热系数相较光管能提升1.2-2.4倍；管外换热系数相较光管可提升3-9倍。

上述方案中：所述扰流段为涡节管段。或所述扰流段为波节管段。或所述扰流段为扭曲管段。或所述扰流段为其他依靠增加扰动的强化换热管段。所述翅片段和涡流段或扰流段的长度相同或不同。

如图所示，涡节段、扭曲段、波节段也能强化换热效果，也能形成强化扰流。

本实用新型的第二目的是这样实现的：一种换热器换热管组件，包括并排设置的多根换热管，其特征在于：所述换热管为所述的新型涡流扰流翅片换热管，相邻两根换热管的翅片段、涡流段或扰流段交错布置，其中一根换热管的翅片段对应另一根换热管的涡流段或扰流段。换热器采用特制的本技术换热管作为换热、导流元件。翅片管段的翅片采用定制的倾斜角度，引导介质气流向指定方向流动。能起到导流作用。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型单管热流密度大，远超光管，也高于丁胞管。兼具高换热性能，还具有抗积灰特性，可大幅度降低翅片间的积灰。

2、同等热负荷下，设备更轻同等流速下，管间距大于丁胞管或光管，便于制作弯头，且单个弯头阻力更小。

3、同等热负荷下，相较光管和翅片管，更加节省材料。

4、由于涡节管段和翅片段交错排列，所以即便翅片管段堵塞，丁胞管段因其抗积灰结垢特性，也不会堵塞，换热器换热能力虽然有所降低，但始终能保持流通道一定程度的通畅。而由于流通道变窄以后，丁胞段的旋流强度及扰动增加，又能一定程度对翅片段进行清灰，可以较长久保持换热器清洁。

5、由于翅片段和涡节段的交错排布，有较强的整流作用，流场分布更加均匀合理。

6、因水平方向和前后方向翅片段和涡节段均是交错排列，而翅片段和涡节段同样的流速下存在阻力差，因此管外介质流过管束时会经过多次分流与汇流，强化介质混合，同一截面上将有更均匀的温度场，有利于控制温度场，预防低温腐蚀。

7、在不额外增加空间和阻力的前提下，换热器自带导流效果，可优化流场，提升设备整体换热效果。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的结构示意图。

图2为实施例1的换热管排列成的换热管组件的结构示意图。

图3为换热器示意图。

图4为换热器另一侧视图。

图5为涡流产生示意图。

图6为实施例2的结构示意图。

图7为实施例3的结构示意图。

图8为实施例4的结构示意图。

图9为实施例1的新型涡流扰流翅片换热管与光管、涡节管、翅片管的管外换热系数对比图。

图10为实施例5的示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例和附图，对本实用新型做进一步的描述。

实施例1

如图1-5所示，新型涡流扰流翅片换热管，包括管体，管体的两端为光管段1，在两端的光管段1之间的管体按照翅片段2、涡流段3依次交替设置，即如图从左到右，依次为光管段、翅片段、涡流段、翅片段、涡流段……光管段，或者是光管段、涡流段、翅片段……光管段。翅片段2和涡流段3之间有过渡间隙4，涡流段3为丁胞管段，丁胞段的内外壁均设置有丁胞，丁胞呈螺旋形分布，翅片段2外设置有换热翅片，涡流段3的管壁上设置当气体流过时能产生涡旋流的结构。翅片段2和涡流段3的长度相同或不同，此实施例中长度相同方便布置。

当排列成换热器换热管组件时，多根换热管并排设置，相邻两根换热管的翅片段2、涡流段3交错布置，也就说其中一根换热管的翅片段2对应另一根换热管的涡流段3。

同等Re前提下，与光管、涡节管、翅片管的管外换热系数对比如图9所示：

由图可见丁胞间翅管(新型涡流扰流翅片换热管)管外换热系数优于光管和涡节管，低于翅片管。但由于同样的基管面积下，翅片管重量要重很多，丁胞间翅片管的重量只有同等长度的翅片管的50％-70％。经过重量修正，相同雷洛数时，同样热负荷下，丁胞间翅片管所需的材料重量仅为光管的30-70％，也略低于翅片管，约为翅片管的70～90％。

同时，由于丁胞间翅片管结构更加紧凑，间距也更小，所以它在同样符负荷下，设备体积更小，设备阻力更低。

实施例2：

其他与实施例1相同，不同的是，涡流段换为扰流段，如涡节管段5，涡节管为现有技术，在此不做赘述。

实施例3

其他与实施例1相同，涡流段换为扰流段，如波节管段6，波节管为现有技术，在此不做赘述。

实施例4

其他与实施例1相同，不同的是涡流段换为扰流段，如扭曲管段7，扭曲管为现有技术，在此不做赘述。

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。

实施例5

其他与实施例1相同，不同的是翅片段的翅片按照特定角度设计，倾斜角度为30-60°，如图10所示引导管外介质定向流动。

Claims (8)

1.一种新型涡流扰流翅片换热管，包括管体，其特征在于：所述管体的两端为光管段，在两端的光管段之间的管体按照翅片段、涡流段依次交替设置，或按照翅片段、扰流段依次交替设置，所述翅片段和涡流段或扰流段之间有过渡间隙，所述翅片段外设置有换热翅片，所述涡流段的管壁上设置当气体流过时能产生涡旋流的结构，所述扰流段的管壁上设置当气体流过时能产生扰流的结构。

2.根据权利要求1所述新型涡流扰流翅片换热管，其特征在于：所述涡流段为丁胞管段。

3.根据权利要求1所述新型涡流扰流翅片换热管，其特征在于：所述扰流段为涡节管段。

4.根据权利要求1所述新型涡流扰流翅片换热管，其特征在于：所述扰流段为波节管段。

5.根据权利要求1所述新型涡流扰流翅片换热管，其特征在于：所述扰流段为扭曲管段。

6.根据权利要求1所述新型涡流扰流翅片换热管，其特征在于：所述扰流段为依靠增强扰动而强化换热的强化换热管段。

7.根据权利要求1-6任一项所述新型涡流扰流翅片换热管，其特征在于：所述翅片段和涡流段或扰流段的长度相同或者不相同。

8.一种换热器换热管组件，包括并排设置的多根换热管，其特征在于：所述换热管为权利要求1-7任一项所述的新型涡流扰流翅片换热管，相邻两根换热管的翅片段、涡流段或扰流段交错布置，其中一根换热管的翅片段对应另一根换热管的涡流段或扰流段。

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