CN2602333Y

CN2602333Y - 螺旋翅片强化传热管

Info

Publication number: CN2602333Y
Application number: CN 02249114
Authority: CN
Inventors: 龙新峰; 陈广怀; 庄礼贤
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2004-02-04
Anticipated expiration: 2012-11-05

Abstract

本实用新型是一种螺旋翅片强化传热管，管子为钢质，其内、外壁有表面光滑的三角翅片和沟槽，外壁的螺旋角较小且低于内壁的螺旋角，外壁三角翅片的密集度高于内壁三角翅片的密集度。本实用新型的传热效果较光滑管有明显提高，且其管内压降要比螺旋槽管管内压降小，完全可以实现锅炉给水系统无铜化运行的技术要求，减少泄漏，进一步提高了机组的安全运行性能，降低改造成本，从而可产生巨大的间接社会、经济效益。

Description

螺旋翅片强化传热管

(一)技术领域

本实用新型涉及立式高、低压加热器技术领域，具体是指一种螺旋翅片强化传热管。

(二)背景技术

国内机组高、低压加热器较多采用铜材质，为防止机组运行中发生汽水管道及设备腐蚀，目前普遍采用加氨和联氨的方法来控制汽水系统的PH值和溶解氧的含量。这对于凝汽器和高、低加换热管材料采用铜管的“有铜系统”机组，便存在着发生氨腐蚀的条件，当给水PH值等于8.5～8.8时腐蚀最小，而一般碳钢则要求不小于9.5，综合两者，按照GB12145—89要求，锅炉给水系统的pH值应控制在8.8～9.3(目标值9.0)。但在此条件下运行时，仍有少量铜离子和铁离子从系统中析出。这些离子会在锅炉给水系统及水冷壁管子内沉淀结垢，造成阴阳极电解腐蚀。另外，由于设备结构原因而引起氨在局部发生浓缩作用，使氨在铜管隔板根部浓度大，造成低加铜管发生氨腐蚀而损坏，致使高、低压加热器泄漏。因此，如果实现锅炉给水系统无铜化运行，可以有效控制及消除电解腐蚀，降低锅炉给水统结垢速率，提高机组安全运行的可靠率。

现有的立式高压加热器和低压加热器出于对换热器密封、承压等方面的考虑，采用的传热管大都是无强化传热效能的光滑管，或仅有单侧强化效果的管型，至使换热器总传热系数不能大大提高。

近二十年来，不可再生能源(如矿物质燃料)短缺日益严峻，促使强化传热的研究和应用加速发展，它所涉及的工业领域和换热器的形式都非常广泛。其中，管壳式换热器的强化是十分吸引人的领域，这是由于它的应用量大、适应面广，在各种工业过程中有可能得到应用。

火力发电厂在电力生产过程中，锅炉、汽轮机、发电机三大主机及各种辅助设备对电厂运行的可靠性和经济性起着非常重要的作用。高、低压回热加热器是汽轮机最重要的辅助设备之一，对电厂的热效率有着决定性影响，应该并且能够采用强化传热技术来提高其安全性和经济性。目前，全国供电煤耗平均为417克/千瓦时，比世界先进水平国家煤耗约高80克/千瓦时，其主要原因是中、小型机组所占比重大，200MW以下的机组占火电装机量的58％。因此，大力开发和推广先进的节能技术，加速对中、小机组的技术改造，降低煤耗，提高效益是电力工业科学技术发展的关键领域，也是电力工业科技发展近期和中、长期的战略目标。在年发电量8000亿度的火力发电厂中使用强化传热技术，可使热耗率减少10％以上，估计每年可节省4000万吨标准煤。

(三)发明内容

本实用新型就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种螺旋翅片强化传热管。该传热管传热效果十分显著。

本实用新型所述一种螺旋翅片强化传热管，其特征是，管子为钢质，其内、外壁有表面光滑的三角翅片和沟槽。

为了更好地实现本实用新型，所述一种螺旋翅片强化传热管的外壁的螺旋角较小且低于内壁的螺旋角；外壁三角翅片的密集度高于内壁三角翅片的密集度。

钢管的导热系数比铜管低，改用钢光滑管后，不增加换热面积就无法达到原有热负荷。因此，如不采用强化传热技术，回热加热器就无法利用钢质管替代铜质管来达到现有的换热能力。并且，回热加热器管内给水对流换热系数与管外蒸汽凝结换热系数相当，因此单纯地强化任一侧的换热，其强化效果不佳，对这类换热器的传热强化，须采用内、外侧均有强化效果的管型。本实用新型就解决了这一问题。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本实用新型采用的是广义上的强化传热原理/技术。本实用新型管外冷凝换热特性与纵槽管基本相当，而管内翅片起类似螺旋槽管对单相流换热强化的作用，增加了换热面积，且螺旋翅片诱发的二次流(螺旋流和边界层分离流)促进了湍流程度加剧，从而使其传热效果较光滑管有明显的提高，而且其管内压降要比螺旋槽管管内压降小。本实用新型与之相比，是一种新型的双侧强化传热管，具有显著的传热效果。在低压加热器中采用钢质螺旋翅片强化传热管替代铜光滑管，不仅能保证原有热负荷，其换热强度还有所提高，完全可以实现锅炉给水系统无铜化运行的技术要求。

本实用新型与现有技术相比，其总换热系数比同材质光滑管提高63～95％，比螺旋槽管提高4～27％；并且管内压降只比光滑管增加30％左右，低于螺旋槽管的管内压降。Φ16×1.5钢质内、外螺旋翅片强化传热管的抗爆破压力为89MPa，达到安全标准。因此，在高/低压加热器上应用钢质螺旋翅片强化传热管明显优于现有技术，特别适用于蒸汽压力变化范围较大的电站回热加热器的强化。强化后的高/低压加热器可获得更高的给水温度，从而降低煤耗实现能量节约。

本实用新型有显著的传热效果。采用本实用新型的高压加热器，能使锅炉给水温度比光滑管多上升6℃，其总传热系数的平均值是光滑管的1.43倍，较光滑管可节省30％的换热面积；在等面积下使用，则可提高给水的出水温度，降低煤耗节约能量。同时，采用本实用新型的高/低压加热器，能使电厂实现锅炉给水无铜化运行，减少泄漏，进一步提高了机组的安全运行性能，从而可产生巨大的间接社会、经济效益。

应电力生产无铜化运行的要求，需对铜质管加热器改用钢质管。如采用本实用新型，则用于高、低压加热器的总传热系数可比相应材质的光滑管提高50％以上，等负荷运行时节省35％以上的换热面积，换热面积减少了，管材及管板、筒体的材料、整个加工组装工时均可减少，从而降低制造成本。对发电厂这样的用户，作等面积的老设备改造，则可提高给水温度6～10℃，标准煤耗约下降4～7g/kW·h，热耗率约减少0.25％～0.4％，经济效果非常显著。

采用本实用新型的高压加热器的总传热系数比光滑管的高43％，对设备制造厂家来说可节省30％的换热面积，换热面积减少了，管板、筒体的材料、整个加工组装工时均可减少，从而降低制造成本。对发电厂这样的用户，作等面积的老设备改造，热耗率Qr可由原来的6057kJ/kWh下降到5961kJ/kWh，减少了95kJ/kWh。按每年运行8200小时，标准煤的发热量为29308kJ/kg，广东的煤价为340元/t计算，一台125MW机组的高压加热器每年可节省标准煤3330吨，合人民币113万元。

本实用新型将为电站高低压加热器的改造，实现锅炉给水无铜化运行，降低改造成本，减少高低压回热加热器泄漏，提高机组的安全经济性开辟一条新的途径，在电力工业中具有广泛的应用前景。

(四)附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型做进一步地详细描述。

如图1所示，本实用新型的内、外壁有表面光滑的三角翅片和沟槽，外壁的螺旋角较小且低于内壁的螺旋角，外壁三角翅片的密集度高于内壁三角翅片的密集度。

本实用新型可以用钢光滑管为毛坯，采用无切削辊轧一次成型的方法加工而成。例如，可以将钢质光滑管置于专用滚压机床上，插入到成正三角形排列的特制模具中，夹紧模具，沿轴向慢慢拉出钢管，便可将钢光滑管加工成本实用新型。下面是一个本实用新型的具体例子：管外径管内径管外几何参数管内几何参数D(mm) d(mm) 翅片头螺旋角β 翅高H 翅片头螺旋角β 翅高H

数n (mm) 数n (mm)18 15 36 20° 1.0 18 30° 0.5～0.6

Claims

1.一种螺旋翅片强化传热管，其特征是，管子为钢质，其内、外壁有表面光滑的三角翅片和沟槽。

2.根据权利要求1所述的所述一种螺旋翅片强化传热管，其特征是，其外壁的螺旋角较小且低于内壁的螺旋角。

3.根据权利要求1所述的所述一种螺旋翅片强化传热管，其特征是，其外壁三角翅片的密集度高于内壁三角翅片的密集度。