CN2735282Y - 一种椭圆夹套径向热管换热器 - Google Patents

一种椭圆夹套径向热管换热器 Download PDF

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许志健
陈鹏
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Abstract

一种椭圆夹套径向热管换热器属于热管扩展应用技术领域。它是由多排错排或顺排的椭圆夹套径向热管11通过弯头8串联成管束，各管束再通过联箱9连接构成椭圆夹套径向热管换热器。每个椭圆夹套径向热管由椭圆套管5、螺旋槽内管2和端盖7组成热管真空工作空间，该空间内充装工质1，翅片6固定在椭圆夹套管5上，冷流体4在螺旋槽内管2内流动，热流体10在椭圆夹套径向热管流动。本实用新型结构新颖、传热性能较高、气－液快速相变、设备运行费用低、利于传热、不易结垢，防积灰。适用于温度不低于150℃的低温烟气余热回收，能够直接安装在立式烟道中。

Description

一种椭圆夹套径向热管换热器
技术领域
本实用新型属于热管扩展应用技术领域。涉及一种椭圆夹套径向热管换热器，具体地说是关于传热工质在椭圆夹套内通过相变沿内外夹套径向传热，高效、可靠地回收不低于150℃的低温烟气显热的新型径向热管换热器。
背景技术
目前，按设计规范要求的大、中型煤粉锅炉的最终排烟温度是依据其燃料的含硫量等指标控制在130~150℃左右，实际生产中常常不低于150℃，而石油化工加热炉及其他炉窑等排烟还要更高一些，其主要原因是需避开燃料含硫在燃烧中生成的三氧化硫吸收烟气中的水蒸汽形成硫酸后在换热表面结露引起酸露点腐蚀，通常明确规定其排烟温度要高于酸露点温度，以避免管壁结露；另一个原因是由于烟气侧传热系数较低，使换热设备易于产生局部过冷而发生酸露点腐蚀，进而空气换热时产生漏风或汽水换热时漏水，漏风或漏水导致局部低温腐蚀进一步发展，形成越蚀越漏、越漏越蚀的恶性循环状态，故常规的间壁式换热器常常避开该低温区段，牺牲该部份能量。
近年来，也有利用热管原理，制作承压圆筒低温烟气热管式热水器，即将烟气侧带翅片水侧不带翅片的热管束组装在承压圆筒上的烟气热水器，缺点是设备筒体承受水压，整体较重不利于现场安装和如何防止烟气局部泄露或渗漏的难点；也有用热管热水侧改成套管取热，缺点是设备较重，占地较大，连接管束施工麻烦。针对现有技术中所存在的问题，研究设计一种新颖的内装无机传热工质、椭圆形夹套、外带钢翅片扩展传热面积的椭圆夹套径向热管换热器，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种结构新颖、传热性能较高、气-液快速相变、设备运行费用低、利于传热、不易结垢，防积灰的椭圆夹套径向热管换热器。
本实用新型的技术解决方案是，一种椭圆夹套径向热管换热器由多排椭圆夹套径向热管11通过弯头8串联成管束，各管束再通过联箱9连接构成椭圆夹套径向热管换热器。每个椭圆夹套径向热管11由螺旋槽内管2、椭圆夹套管5和端盖7组成，椭圆夹套管5套装在螺旋槽内管2上，通过两侧端盖7与螺旋槽内管2密封连接，液相工质1充装在椭圆夹套管5、螺旋槽内管2和两侧端盖7组成的空腔内，翅片6固定在椭圆夹套管5上，椭圆套管5长短轴之比是1.5～2.0。
椭圆夹套径向热管11的数量根据热平衡计算确定。
椭圆夹套径向热管11按顺排方式排列。
椭圆夹套径向热管11按错排方式排列。
翅片6为锯齿型。
翅片6为扇齿型。
翅片6为不等边长偏心的矩形翅片。
螺旋槽内管2和椭圆管夹套管5采取向上偏心布置，偏上距约等于椭圆夹套管5内短半轴与螺旋槽内管2外半径之差的一半。椭圆夹套管5套装在螺旋槽内管2外，两端通过端盖7与螺旋槽内管2密封固定，液相工质1充装于椭圆夹套管5底部，热管工作时椭圆夹套管5上部充满气相工质3，螺旋槽内管2是内流体介质4的流通通道和与气相工质3换热的换热面，为了扩展传热面积和减少背风面涡流面积，椭圆夹套管5外套装上下不等距或不等面积的翅片6。
本实用新型的工作原理：烟气垂直上流或下流经椭圆夹套径向热管外侧时加热翅片和夹套管壁，使径向热管内的工质在套管内受热蒸发，工质蒸汽沿径向移动至温度较低的螺旋槽内管外壁，发生冷凝并将冷凝热传递给螺旋槽内管，该热量被螺旋槽内管的冷流体吸收，冷凝后的工质返回到液相工质中，完成一个循环，通过工质的蒸发-冷凝循环，不断地将烟气的显热传递给需要加热的冷流体。夹套管内的工质在真空状态下蒸发-冷凝换热，能高效换热起到一个“热垫”作用，设计时可参考冷热流体的对流换热系数，调整冷热侧面积比而预先设定夹套内工质温度，从而提高夹套管壁温度使其减少烟气酸露点腐蚀。
本实用新型所达到的有益效果是：
1.本实用新型所使用的热管为径向式热管，特别针对上下垂直流通烟气流换热。具有较高的等温性能，不凝性气体对其影响极小，其传热性能较高。
2.本实用新型所使用径向热管换热器，套管为椭圆形，并配有钢翅片包括锯齿型、扇齿型等高效换热翅片，有利于气-液快速相变。
3.本实用新型所使用径向热管换热器冷、热两侧流体的流动阻力较小，设备运行费用低。
4.本实用新型结构迎风面长，背风面短，如不等边的偏心矩形翅片，有利于传热，具有不易结垢，防积灰的特点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。
图1是本实用新型的示意图。
图2是本实用新型的管束排列剖面图。
图3是本实用新型的椭圆夹套径向热管纵向剖面图。
图4是本实用新型的椭圆夹套径向热管横向剖面图。
图5是本实用新型的开齿形翅片或扭角扇齿形翅片示意图。
图6是本实用新型的矩形或椭圆形钢翅片示意图。
图中：1.液相工质，2.螺旋槽内管，3.气相工质，4.冷流体，5.椭圆夹套管，6.翅片，7.端盖，8.弯头，9.联箱，10.烟气，11.椭圆夹套径向热管。
具体实施方式
本实用新型由多排椭圆夹套径向热管11通过弯头8串联成管束，各管束再通过联箱9连接构成椭圆夹套径向热管换热器。椭圆夹套径向热管11按顺排或错排的方式排列水平安装。烟气10在椭圆夹套径向热管11外侧自下而上流动，也包括自上而下流动，冷流体4在螺旋槽内管2内水平流动，经端部弯头8及联箱9自上而下流动。流经各排的各椭圆夹套径向热管11结构相同，每个椭圆夹套径向热管11由螺旋槽内管2、椭圆夹套管5和端盖7组成，椭圆夹套管5套装在螺旋槽内管2上，通过两侧端盖7与螺旋槽内管2密封连接，液相工质1充装在椭圆夹套管5、螺旋槽内管2和两侧端盖7组成的空腔内。椭圆套管5长短轴之比是1.5～2.0，翅片6固定在椭圆夹套管5上，翅片6的型式根据需要可采用开齿形翅片、扭角扇齿形翅片即开齿翅片均衡扭一角度、不等边偏心矩形或圆形钢翅片，以达到扩展传热面积，强化管外气流扰动，减少背风面涡流面积和降低烟气阻力强化传热，并通过调整翅片与管壁的面积比，调节椭圆套管5的管壁温度。本实用新型在工作时，各椭圆夹套径向热管11通过椭圆套管5吸收管外烟气10的热量，并将热量传递给位于椭圆夹套管5的液相工质1，液相工质1吸收热量后蒸发，气相工质3在螺旋槽内管2外壁冷凝，放出冷凝热，热量通过螺旋槽内管2管壁传递给螺旋槽内管2内的冷流体4，如此周而复始的循环，构成了径向热管的工作过程。椭圆径向热管比圆形径向热管相比，有利于相变，减少内部流阻的特点，也具有迎风面长，背风面短，有利于传热和避免结灰的特点。

Claims (7)

1.一种椭圆夹套径向热管换热器，其特征在于，由多排椭圆夹套径向热管(11)通过弯头(8)串联成管束，各管束再通过联箱(9)连接构成椭圆夹套径向热管换热器，每个椭圆夹套径向热管(11)由螺旋槽内管(2)、椭圆夹套管(5)、端盖(7)组成，椭圆夹套管(5)套装在螺旋槽内管(2)上，通过两侧端盖(7)与螺旋槽内管(2)密封连接，液相工质(1)充装在椭圆夹套管(5)、螺旋槽内管(2)和两侧端盖(7)组成的空腔内，翅片(6)固定在椭圆夹套管(5)上，椭圆套管(5)长短轴之比是1.5～2.0。
2.根据权利要求1所述的一种椭圆夹套径向热管换热器，其特征在于，椭圆夹套径向热管(11)按顺排方式排列。
3.根据权利要求1所述的一种椭圆夹套径向热管换热器，其特征在于，椭圆夹套径向热管(11)按错排方式排列。
4.根据权利要求1所述的一种椭圆夹套径向热管换热器，其特征在于，翅片(6)为锯齿型。
5.根据权利要求1所述的一种椭圆夹套径向热管换热器，其特征在于，翅片(6)为扇齿型。
6.根据权利要求1所述的一种椭圆夹套径向热管换热器，其特征在于，翅片(6)为不等边长偏心的矩形翅片。
7.根据权利要求1所述的一种椭圆夹套径向热管换热器，其特征在于，螺旋槽内管(2)和椭圆管夹套管(5)采取向上偏心布置，偏心距约等于椭圆夹套管(5)内短半轴与螺旋槽内管(2)外半径之差的一半。
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