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    文档序号:17177279发布日期:2019-03-22 20:37
    一种结构改进型H型翅片管的制作方法

    二八连码三中二 www.etojf.tw 本发明属于烟气余热利用的换热器技术领域,适用于能源、动力、制冷、化工、冶炼、石油等行业的换热设备及加热设备,具体涉及一种结构改进型H型翅片管。



    背景技术:

    随着我国经济的持续快速发展,能源供应紧张问题日益突出,节能、减排、降耗已成为我国经济和社会发展的必然要求?;蝗绕髯魑?、石油、化工、制冷、冶金乃至航空、火箭等工业过程的重要组成部分,它的安全高效运行意义重大。在各种换热设备中,通过翅片增加换热面积是常见的强化传热方式。

    在换热器热阻大的一侧合理布置翅片增大换热面积,减小热阻,是换热器强化换热的方式之一,H型翅片管就是典型的例子。通过H型翅片管的优化强化换热、减小流阻、减轻积灰磨损对换热器的安全高效运行具有重要意义。

    H型翅片管,亦称H型鳍片。它将两片中间有圆弧的钢片对称地与光管焊接在一起形成,其正面形状因像字母“H”而得名。研究和实践表明H型翅片管可以显著增加换热面积,增大烟气流通截面,降低烟速,减少积灰和磨损。

    烟气往往携带了一定量的飞灰,而烟气在H型翅片管束外流动时会在背风侧产生气流分离和回流,该区域称为涡流滞止区。而涡流滞止区每两对翅片间的局部空间几乎没有气体扰动,该局部空间的气体流动近似于平面流动,灰颗粒难以在不同翅片间流动,因此易形成积灰。

    尽管H型翅片管具有良好的抗积灰能力和防磨性能,在含灰气流下,由于流体本身的粘性作用与逆压梯度的存在,流动必然发生分离,并在翅片管背风侧形成涡流滞止区,从而使含灰气流中的灰颗粒在背风侧不断累积,造成局部大量积灰,严重影响翅片管传热效率和换热器的安全高效运行。传统H型翅片具有其固有的弊端,如翅片组外部四角均为直角会增大流动阻力;翅片迎风侧与背风侧间隙比一致、宽高一致使得迎风侧与换热面积相等会造成传热恶化,降低换热效率;回流现象使得背风侧容易产生积灰,积灰导热系数低造成换热进一步恶化。

    通过对H型翅片管的结构分析,发现含灰气流在经过H型翅片管时,进一步加剧了积灰的形成。因此,通过采取必要的结构优化,减小涡流滞止区面积从而减少积灰,是一种行之有效的方法。



    技术实现要素:

    为解决上述工业实际应用中存在的问题,本发明提出一种结构改进型H型翅片管,以提高H型翅片管的换热性能,降低其流动阻力,减小流动压损,并减轻翅片管的积灰与磨损。

    为达到上述目的,本发明采用以下技术方案:

    一种结构改进型H型翅片管,包括基管和翅片组;翅片组包含一组两个尺寸完全相同的翅片,翅片内侧有和基管外壁吻合的弧形凹槽;具有沿基管轴向布置的连接在基管外壁的多个平行翅片组;基管具有一定的长度,若干平行翅片组沿基管轴向布置的连接在基管外壁;其特征在于:取包含基管轴线且垂直于烟气流动方向的平面为分界面将翅片分为两部分,上游为迎风侧,下游为背风侧;翅片表面迎风侧具有一球凸结构,翅片表面背风侧具有一小翼涡发生器。

    与现有技术相比,本发明具有以下优势:

    本发明提出的一种结构改进型H型翅片管,翅片迎风侧左右各有一球凸,背风侧各有一矩形小翼涡发生器。球凸的存在可以有效降低圧损并防止流动过程中形成大涡湍流。当流体流经球凸附近时,流场中的旋涡会被球凸背面的凹坑吸走,防止更大的涡旋形成,可以减小阻力。而当烟气流过矩形小翼涡发生器时,流体形成涡旋,产生扰动,边界层无法持续发展,从而达到强化换热的目的。这也就意味着对于换热量一定的换热设备,采取本发明提出的结构可以节省钢材消耗,降低成本。

    附图说明

    图1是本发明中一对翅片组及其所连接基管部分的结构示意图;

    图2是本发明中一对翅片组及其所连接基管部分的前视图;

    图3是本发明中一对翅片组及其所连接基管部分的后视图;

    图4是本发明中一对翅片组及其所连接基管部分的侧视图;

    其中:1迎风侧;2背风侧。

    具体实施方式

    下面结合附图和具体实施方式对本发明作更详细的说明。以下实例有利于相应技术人员更好地了解本发明,但不以任何形式限制本发明。并且应当指出,对本研究领域的技术人员来说,可以在本发明构思基础上做出改进,这都属于本发明的?;し段?。

    图1-4为本发明的结构示意图,包含一根圆形基管和一对翅片。

    如图所示,一种结构改进型H型翅片管包括基管和翅片组?;苣诓坑辛鞫蝗裙ぶ?,一般为液体,且热传导能力大于翅片外部流体。翅片组包含一组两个尺寸完全相同的翅片,其按一定节距规则排列,翅片内侧有和基管外壁吻合的弧形凹槽,弧形凹槽位于翅片中间轴线处,翅片关于弧形凹槽对称。具有沿基管轴向布置的连接在基管外壁的多个平行翅片组?;芫哂幸欢ǖ某ざ?,若干平行翅片组沿基管轴向布置的连接在基管外壁。

    所述翅片管为中心对称的H型翅片管结构,或为非中心对称的H型翅片管结构;当为非中心对称的H型翅片管结构时,弧形凹槽在翅片上偏一侧设置,翅片关于弧形凹槽非对称。若取以基管轴线和气体来流方向所构成的面为参考面,该参考面将翅片管分为迎风侧和背风侧两部分,在非对称布置翅片时,应满足迎风侧面积大于背风侧面积,且两部分的面积比应在1~2之间。

    翅片采用矩形平板结构。相对于换热烟气气流方向,翅片两端分别为翅片表面迎风侧和翅片表面背风侧。

    翅片的表面形状可为矩形、平行四边形、梯形或不规则四边形。

    取包含基管轴线且垂直于烟气流动方向的平面为分界面将翅片分为两部分,上游为迎风侧,下游为背风侧。

    翅片表面迎风侧设置球凸,球凸位于翅片宽度方向外侧1/3处。其高度与直径之比为(0.2~0.6):1,推荐0.4:1。在翅片表面设有球凸可以扰动气流、阻止边界层发展降低压降损失减少烟气中的颗粒在换热表面沉积,利于换热器长时间高效运行。

    球凸也可改进为圆柱体结构。所述基管直管的形状为呈圆管状、椭圆管状、扁管状中的任意一种。

    矩形小翼涡发生器位于翅片表面背风侧,位于翅片宽度方向1/2处。小翼长边长度与基管外径之比为(0.2~0.4):1,推荐0.3:1;短边与长边之比为(0.3~0.6):1,推荐0.5:1。小翼高度与设置的平行翅片的间距比值为0.5~1.0。

    矩形小翼方向与气体来流方向的攻角为10°~80°。

    矩形小翼与球凸设置于翅片的同一表面。

    矩形小翼可改进为三角形小翼。

    矩形小翼根部的翅片上加工有矩形贯通槽,矩形贯通槽长度等于矩形小翼长边长度,贯通槽面积约两倍于小翼截面面积,矩形贯通槽方向与矩形小翼方向一致。贯通槽的形状可为矩形,弧形或圆形;对于矩形槽,以槽的长边作为开槽基准方向,其开槽方向与气体来流方向的攻角为10°~80°;对于弧形槽,以槽圆弧所在割线作为开槽基准方向,与气体来流方向成10°~80°。

    贯通槽能够形成流动及边界层中断,使边界层流动重启,从而使边界层减薄,局部换热系数增加,达到强化传热的目的。当烟气流过翅片时,球凸、贯通槽和小翼对流体产生扰动,从而达到强化换热的目的。特别是流体流经矩形小翼涡发生器,流场传热管尾部滞止区明显减少,流体扰动增强,滞止区流体进入主流区时边界层被破坏,因此翅片管的换热性能得到强化。而尾部滞止区的扰动,也增加了吹扫作用,使得飞灰沉积量明显减小。

    上述H型翅片管可以直接应用于烟气余热回收工艺,也可以制作为??榛峁?,应用于电厂过热器、省煤器等场合。

    最后应说明的是:以上所述仅为本发明的解释,并不用于限制本发明,尽管对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的?;し段е?。

    再多了解一些
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