CN219776444U - 顺叉排热管换热模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种顺叉排热管换热模块，属于热管技术领域，本顺叉排热管换热模块包括：隔板，隔板设置在锅炉的排烟通道与给水通道之间，隔板平行于排烟通道中烟气的流动方向；多根热管，多根热管均穿设在隔板上，多根热管均垂直于隔板，多根热管呈矩阵状排列，每一排的热管与其前一排的热管错位，使后排的热管不被前排热管遮挡；热管包括吸热段和放热段，吸热段和放热段分别位于隔板的两侧，吸热段设置在排烟通道内，放热段设置在给水通道内，吸热段的横截面呈扁圆形，热管为中空结构，热管内密封有传热介质。

Description

顺叉排热管换热模块

技术领域

本实用新型涉及热管技术领域，尤其是涉及一种顺叉排热管换热模块。

背景技术

燃煤电厂的烟气余热利用是热力发电工程中环保节能的关键点。目前通常通过换热器对烟气余热进行回收，并用于加热进入锅炉的空气和水，但传统的烟气换热器容易出现磨损泄漏、堵塞等现象。因此，目前市面上出现了以热管作为核心换热元件的烟气余热回收装置。

在现有的烟气余热回收装置中，通常将多根圆形热管以顺排或者错排的方式排列形成换热模模块，对烟气余热进行回收。但流体(水、烟气或者空气)在经过顺排式热管时，烟气流动较为平稳、参与到换热中的面积相对较小，因此换热效果较差。烟气经过错排式热管时，烟气流动形成紊流，破坏层流效应，参与到换热中的面积也相对较大，因此换热效果较较好，但是，烟气阻力较大，磨损也相对严重。

实用新型内容

本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，为此，本实用新型提出一种顺叉排热管换热模块，通过改善排列布置方式，使得烟气在通过热管时既能产生较大的紊流，增加有效换热面积，有利于提高传热效果，又能适当减少阻力和冲刷磨损。

根据本实用新型实施例的顺叉排热管换热模块，包括：隔板，隔板设置在锅炉的排烟通道与给水通道或冷风通道之间，隔板平行于排烟通道中烟气的流动方向；多根热管，多根热管均穿设在隔板上，多根热管均垂直于隔板，多根热管呈矩阵状排列，每一排的热管与其前一排的热管错位，使后排的热管不被前排热管遮挡，且作为错位排列的热管在垂直于烟气流动的方向上具有间隙；热管包括吸热段和放热段，吸热段和放热段分别位于隔板的两侧，吸热段设置在排烟通道内，放热段设置在给水通道或冷风通道内，热管为中空结构，热管内密封有传热介质。

根据本实用新型实施例的顺叉排热管换热模块，至少具有如下有益效果：通过特殊的方式排列热管，可以使烟气的流动更加紊乱，进一步增加了烟气与异形热管的传热面积，从而进一步提高了传热效率。还可以消除异形热管的温度层化现象，使异形热管的温度分布更加均匀，减少了温度失稳性，从而进一步提高了传热效率。管排间留有一定的不被遮挡的烟气通道，减少阻力，达到既增加换热又降低阻力的目的。相比之下，如果采用常规的顺排的排列方式，烟气的流动比较平稳，传热效果较差，传热面积相对较小，如果采用常规的错列布置，烟气完全被遮挡，所有烟气必须要经过错列布置的管排之间绕行才能穿过，导致阻力较大，磨损管束也较多。

根据本实用新型的一些实施例，吸热段的截面为圆形。

根据本实用新型的一些实施例，吸热段的截面为椭圆形，椭圆的长轴与烟气流动方向平行。

根据本实用新型的一些实施例，椭圆的长轴长度为D1，椭圆的短轴长度为D2，则D1与D2之比为1.7～2.2。

根据本实用新型的一些实施例，对于沿垂直于烟气流动方向排列的相邻两个热管，两个热管沿垂直于烟气流动方向的间距为L1，则L1大于2*D1，L1小于等于4*D1。

根据本实用新型的一些实施例，对于沿平行于烟气流动方向排列的相邻两个热管，两个热管沿平行于烟气流动方向的间距为L2，则L2与D2之比为1～1.8。

根据本实用新型的一些实施例，热管由圆管压制形成，热管的壁厚均匀。

根据本实用新型的一些实施例，热管的壁厚为2.6～5mm。

根据本实用新型的一些实施例，吸热段的截面为水滴形，水滴形由两段直径不同圆弧及其公切线组成，两段圆弧圆心连线的方向与烟气流动方向平行。

根据本实用新型的一些实施例，吸热段的截面为半椭圆形，半椭圆的长轴与烟气流动方向平行。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步地说明；

图1是本实用新型实施例的顺叉排热管换热模块的结构示意图；

图2是图1的左视剖视图；

图3是图1中吸热段的俯视剖视图；

图4是图3的局部放大图；

图5为本实用新型另一实施例的顺叉排热管换热模块吸热段(水滴热管)的截面图；

图6为本实用新型另一实施例的顺叉排热管换热模块吸热段(半椭圆热管)的截面图。

附图标记：

隔板100；热管200；吸热段300；放热段400；传热介质600；

烟气流动方向A。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等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。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参考图1至图6描述根据本实用新型实施例的顺叉排热管换热模块。

如图1至图6所示，本实用新型实施例的顺叉排热管换热模块，包括：隔板100，隔板100设置在锅炉的排烟通道与给水通道或冷风通道之间，隔板100平行于排烟通道中烟气的流动方向；多根热管200，多根热管200均穿设在隔板100上，多根热管200均垂直于隔板100，多根热管200呈矩阵状排列，每一排的热管200与其前一排的热管200错位，使后排的热管200不被前排热管200遮挡，且作为错位排列的热管200在垂直于烟气流动的方向上具有间隙；热管200包括吸热段300和放热段400，吸热段300和放热段400分别位于隔板100的两侧，吸热段300设置在排烟通道内，放热段400设置在给水通道或冷风通道内，热管200为中空结构，热管200内密封有传热介质600。

如图1至图4所示，隔板100沿水平方向设置，隔板100的上方为锅炉的给水通道，隔板100的下方为锅炉的排烟通道，多根热管200沿上下方向穿设在隔板100上，多根热管200按照一定的间距在横向和纵向排列，形成一个矩阵状的布局。在矩阵状的布局中，每一行的热管200相对于其前一行的热管200有一个固定的横向错位；每一列的热管200相对于其前一列的热管200有一个固定的纵向错位，横向错位和纵向错位的距离取决于热管200的尺寸，以确保后排对象不被前排对象遮挡。同时，从烟气流动方向看向本顺叉排热管换热模块，可以看见多根热管200之间具有不被遮挡的通道。由此，既能实现紊流又保有不被遮挡的流体通道，兼顾提高换热效果和减少阻力的目的。

通过上述方式排列热管，可以使烟气的流动更加紊乱，进一步增加了烟气与热管200的传热面积，从而进一步提高了传热效率。还可以消除热管200的温度层化现象，使热管200的温度分布更加均匀，减少了温度失稳性。相比之下，如果采用顺排的排列方式，烟气的流动比较平稳，传热效果较差，传热面积相对较小。还能够减少烟气与热管200的阻力和摩擦损失，降低了热管的压降损失，提高能量利用率。此外，烟气的流动过程中不易出现死角和积存，减少了热管表面的积碳和腐蚀问题，提高了热管的耐用性和使用寿命。

顺排式热管的清灰效果较差，容易导致灰垢堆积，影响换热效果，本实用新型中热管排列的结构有利于烟气中的灰尘的烟气分离，降低烟垢堆积的几率。且错位排列的热管由于其较大的紊流效应，可以减少烟气中中酸性物质在热管表面的沉积，从而提高了耐腐蚀性。

通过本实用新型热管排列方式，管排间留有一定的不被遮挡的烟气通道，减少阻力，达到既增加换热又降低阻力的目的。相比之下，如果采用常规的顺排的排列方式，烟气的流动比较平稳，传热效果较差，传热面积相对较小，如果采用常规的错列布置，烟气完全被遮挡，所有烟气必须要经过错列布置的管排之间绕行才能穿过，导致阻力较大，磨损管束也较多。

如图1所示，多根相互平行的热管200沿上下方向穿设在隔板100上，热管200位于隔板100上侧的部分为放热段400，热管200位于隔板100下侧的部分为吸热段300，吸热段300位于煤炉烟气排气通道内，由于烟气仍有较高的温度，烟气与热管200的吸热段300接触，使吸热段300内的传热介质600吸热蒸发，蒸发后的传热介质600向放热段400移动，放热段400位于对进入锅炉前的水进行预热的给水通道内，进入锅炉前的水与热管200的放热段400接触，放热段400内的传热介质600冷凝放热，对进入锅炉前的水进行加热。

因此，热管200在烟气排气中吸热，用于加热进入锅炉前的水，充分利用烟气中残余的热能，使进入锅炉前的水预热到一定温度，提高锅炉的热交换性能，降低能量消耗。

对于热管200的吸热段300，如图2所示，烟气从前向后吹向热管200的吸热段300，此时吸热段300的前端为迎风侧，热管200吸热段300的截面呈扁圆形，扁圆吸热段300长轴平行于烟气流动方向A，即扁圆吸热段300的长轴沿前后方向设置。

如图3和图4所示，吸热段300的截面为椭圆形，椭圆的长轴与流体流动方向平行。椭圆形的吸热段300相比于传统的圆管吸热段300，导流性更好，因此背风面的涡流区小，在横截面积相同的情况下，换热面积更大。椭圆的长轴长度为D1，椭圆的短轴长度为D2，则D1与D2之比为1.7～2.2。即椭圆的长轴长度与短轴长度的比例范围为1.7至2.2之间，例如椭圆形吸热段300的长轴与短轴长度之比可以是1.7、1.75、1.8、1.85、1.9、1.95、2.0等。

如图3和图4所示，沿垂直于流体流动方向排列的相邻两个热管200，其沿垂直于流体流动方向的间距为L1，则L1大于2*D1，L1小于等于4*D1。例如L1与D1之比可以是2.5、3.0、3.5、4.0等。沿平行于流体流动方向排列的相邻两个热管200，其沿平行于流体流动方向的间距为L2，则L2与D2之比为1～1.8。例如L2与D2之比可以是1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8等。且热管200由圆管压制形成扁圆状的吸热段300，热管200的壁厚均匀。热管200的壁厚为2.6～5mm。例如热管200的壁厚可以是2.6、3mm、4mm、5mm等。

下面以一个具体地实施例说明本顺叉排热管换热模块：

采用外径为38mm、壁厚为3mm的圆管作为基管，沿圆管的径向对圆管的一段进行挤压，压制得到吸热段300截面为椭圆形、放热段400截面为圆形的热管200，椭圆吸热段300的长轴长度为49mm，椭圆吸热段300的短轴长度为25mm，即椭圆吸热段300的长轴与短轴之比为1.96。

将加工制得的多根热管200沿流体流动的方向错位排列，沿垂直于流体流动方向排列的相邻两个热管200，其沿垂直于流体流动方向的间距为65mm。沿平行于流体流动方向排列的相邻两个热管200，其沿平行于流体流动方向的间距为57mm。则L1与D1之比为2.6，L2与D2之比为1.16。

采用上述椭圆热管错位排列组成的顺叉排热管换热模块，其换热效率采用圆管热管进行换热的换热模块的1.6倍。因此，热管200具有更好的换热性能和低阻特性。而本顺叉排热管换热模块结构紧凑、管组结构强、耐腐蚀。

在本实用新型的另外一些实施例中，如图5所示，吸热段300的截面为水滴形，水滴形由两段直径不同圆弧及其公切线组成，两段圆弧圆心连线的方向与流体流动方向平行。采用水滴形的吸热段300相比于传统的圆管吸热段300，同样具有提高传热效率和降低阻力的效果。

在本实用新型的另外一些实施例中，如图6所示，吸热段300的截面为半椭圆形，半椭圆的长轴与流体流动方向平行。采用半椭圆形的吸热段300相比于传统的圆管吸热段300，同样具有提高传热效率和降低阻力的效果。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种顺叉排热管换热模块，其特征在于，包括：

隔板(100)，所述隔板(100)设置在锅炉的排烟通道与给水通道或冷风通道之间，所述隔板(100)平行于排烟通道中烟气的流动方向；

多根热管(200)，多根所述热管(200)均穿设在所述隔板(100)上，多根所述热管(200)均垂直于所述隔板(100)，多根所述热管(200)呈矩阵状排列，每一排的所述热管(200)与其前一排的所述热管(200)错位，使后排的所述热管(200)不被前排所述热管(200)遮挡，且作为错位排列的所述热管(200)在垂直于烟气流动的方向上具有间隙；

所述热管(200)包括吸热段(300)和放热段(400)，所述吸热段(300)和所述放热段(400)分别位于所述隔板(100)的两侧，所述吸热段(300)设置在排烟通道内，所述放热段(400)设置在给水通道或冷风通道内，所述热管(200)为中空结构，所述热管(200)内密封有传热介质(600)。

2.根据权利要求1所述的顺叉排热管换热模块，其特征在于，所述吸热段(300)的截面为圆形。

3.根据权利要求1所述的顺叉排热管换热模块，其特征在于，所述吸热段(300)的截面为椭圆形，椭圆的长轴与烟气流动方向平行。

4.根据权利要求3所述的顺叉排热管换热模块，其特征在于，椭圆的长轴长度为D1，椭圆的短轴长度为D2，则D1与D2之比为1.7～2.2。

5.根据权利要求4所述的顺叉排热管换热模块，其特征在于，对于沿垂直于烟气流动方向排列的相邻两个所述热管(200)，两个所述热管(200)沿垂直于烟气流动方向的间距为L1，则L1大于2*D1，L1小于等于4*D1。

6.根据权利要求5所述的顺叉排热管换热模块，其特征在于，对于沿平行于烟气流动方向排列的相邻两个所述热管(200)，两个所述热管(200)沿平行于烟气流动方向的间距为L2，则L2与D2之比为1～1.8。

7.根据权利要求1所述的顺叉排热管换热模块，其特征在于，所述热管(200)由圆管压制形成，所述热管(200)的壁厚均匀。

8.根据权利要求7所述的顺叉排热管换热模块，其特征在于，所述热管(200)的壁厚为2.6～5mm。

9.根据权利要求1所述的顺叉排热管换热模块，其特征在于，所述吸热段(300)的截面为水滴形，水滴形由两段直径不同圆弧及其公切线组成，两段圆弧圆心连线的方向与烟气流动方向平行。

10.根据权利要求1所述的顺叉排热管换热模块，其特征在于，所述吸热段(300)的截面为半椭圆形，半椭圆的长轴与烟气流动方向平行。