一種整體型不鏽鋼翅片管換熱器的製作方法

2023-09-10 23:11:20 2

專利名稱：一種整體型不鏽鋼翅片管換熱器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種管換熱器，特別是涉及一種用於有腐蝕性氣體餘熱回收的整 體型不鏽鋼翅片管換熱器。
背景技術：
工業鍋爐是我國主要的熱能動力設備，隨著我國經濟快速發展，能源消耗日益增 加，能耗高、汙染高的主要原因之一就是鍋爐的煙氣排放，一般的鍋爐排煙溫度在200°C左 右，有的甚至高達300°C。如此高的排煙溫度既浪費了大量能源，又造成嚴重的環境熱汙 染。利用煙氣中的熱能常用管換熱器進行熱交換。現有的帶有翅片管換熱器，翅片為平整 結構。如中國實用新型專利申請CN200710077357. X公開了一種翅片式不鏽鋼合金箔管換 熱器及其製作方法，該換熱器由間隔密集排列的散熱合金質或有色金屬質翅片和管壁厚度 為0. 1mm 0. 3mm的不鏽鋼合金箔盤管構成。這種翅片式不鏽鋼合金箔管換熱器可一定程 度上解決耐腐蝕問題，耐氯離子性大於lOOppm，比銅材抗腐蝕性提高約50%以上，對抗腐 蝕性提高2 5倍，強度提高約一倍，延性近同於銅材。但是由於翅片為平整結構，不能使 得流體在翅片上形成紊流，熱交換效率有待進一步提高。

實用新型內容本實用新型目的在於克服現有技術的缺點，提供一種穿熱效率高、耐腐蝕的整體 型不鏽鋼翅片管換熱器，有效回收煙氣餘熱。本實用新型的目的通過如下技術方案實現一種整體式不鏽鋼翅片管換熱器，包括工質入口管箱、不鏽鋼管板、煙氣出口管 箱、整體式翅片、工質出口管箱和煙氣入口管箱；換熱器殼體左右端分別設有工質入口管箱 和工質出口管箱，上、下端分別設有煙氣出口管箱和煙氣入口管箱；多根內螺紋不鏽鋼傳熱 管與通過聯接圓孔脹接在該傳熱管上的整體式翅片形成換熱器芯體；換熱器芯體的多根內 螺紋不鏽鋼傳熱管兩端通過聯接圓孔連接不鏽鋼管板和工質出口管箱的管板；所述整體式 翅片設有均勻分布該整體式翅片的擾流槽和聯接圓孔或連接橢圓孔。所述擾流槽為長方形，均勻分布在整體式翅片板上，擾流槽的長與寬的比值為 1. 5 3，高度2 3mm ；所述聯接圓孔叉排列或順排在翅片板上，聯接圓孔在翅片板1上設 有3 9排，用於與傳熱管脹接。所述擾流槽為波紋型，該波紋型擾流槽4突出整體式翅片1平面的高度4 10mm。所述整體式翅片上設有長方形擾流槽和聯接橢圓型孔，長方形擾流槽均勻分布在 翅片板上，擾流槽的長與寬的比值為1. 5 3高度4 10mm。本實用新型相對於現有技術具有如下優點和有益效果(1)整體式不鏽鋼翅片表面帶有長方形或波紋型結構的擾流凸狀物，流體沿流動 方向在突出處速度降低、靜壓增大；在凹下處速度增加、靜壓減小，使流速和壓力周期性的 變化，可以增強煙氣流動的紊流程度，同時破壞煙氣流動時的邊界層，強化傳熱效果。[0011](2)不鏽鋼傳熱管採用內凹槽或螺旋槽管，改變了流體的流動狀態，破壞了流體 的邊界層，增強了流體的湍流度，強化了流體與管壁的熱交換，同時增加了傳熱管的傳熱面 積，比同管經的光滑管增加10%左右的傳熱面積，特別是工質被加熱至沸點，形成汽液兩相 流狀態時，凹凸不平的表面強化了汽液界面的接觸，較好地促進熱交換。(3)不鏽鋼傳熱管採用圓形、橢圓型結構的內凹管或螺旋槽管。圓形傳熱管加工成 型成熟，便於標準化與產業化，降低生產成本。橢圓型傳熱的加工成型相對複雜，成本略高， 但橢圓型傳熱管有較好的流體力學與強化傳熱效果，與圓管相比，在相同的條件下，橢圓管 的傳熱周長比圓管大，因此管內的熱阻小，有利於管內介質的傳熱，橢圓管的傳熱面積比同 樣截面的圓管大15%。另外橢圓管呈流線型，在橫掠氣流中，流體分離點後移，從而減少了 管後的漩渦區，另外橢圓管前半部的邊界層比圓管薄。(4)本實用新型的整體式翅片管換熱器，採用薄的長方形和波紋型翅片，結合煙氣 壓力降的具體要求確定翅片間距，具有強化傳熱效果好，阻力低的優點，如果成本允許時， 採用橢圓管，則效果更好。

圖1為整體式不鏽鋼翅片管換熱器結構示意圖。圖2為圖1的整體式不鏽鋼翅片結構示意圖，擾流槽為長方形。圖3為整體式不鏽鋼翅片結構示意圖，擾流槽為波紋型。圖4為圖1的整體式不鏽鋼翅片結構示意圖，聯接孔為橢圓型孔。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步的描述，但是本實用新型要求保護 的範圍並不局限於具體實施方式
表述的範圍。如圖1所示，整體式不鏽鋼翅片管換熱器包括工質入口管箱6、不鏽鋼管板7、煙氣 出口管箱8、整體式翅片1、工質出口管箱10和煙氣入口管箱11。換熱器的殼體左右端分 別設有工質入口管箱6和工質出口管箱10，換熱器殼體的上下端分別設有煙氣出口管箱8 和煙氣入口管箱11，為高溫煙氣進出口 ；多根內螺紋不鏽鋼傳熱管與通過聯接圓孔2脹接 在該傳熱管上的整體式翅片1形成換熱器芯體；換熱器芯體的多根內螺紋不鏽鋼傳熱管兩 端通過聯接圓孔2連接不鏽鋼管板7和工質出口管箱10的管板9 ；製備時，將帶有整體型 翅片的換熱器芯體與工質入口管箱6中的不鏽鋼管板7、工質出口管箱10的管板9進行脹 接；然後將煙氣入口管箱11、煙氣出口箱8不鏽鋼管板7焊接形成整體式不鏽鋼翅片管換 熱器。本實用新型的整體型翅片1可選擇如下圖2 圖4三種的整體式不鏽鋼翅片的一 種。如圖2所示，整體式翅片1上設有長方形擾流槽3和聯接圓孔2，交長方形擾流槽3均 勻分布在翅片板1上，擾流槽3的長與寬的比例1. 5 3倍之間，高度為2 3mm ；聯接圓 孔2叉排列或順排在翅片板1上，聯接圓孔2在翅片板1上設有3 9排(圖2為三排)， 用於與傳熱管脹接。如圖3所示，整體式翅片1上設有波紋型擾流槽4和聯接圓孔2，波紋型擾流槽4 突出整體式翅片1平面的高度4 10mm。聯接圓孔2均勻排在翅片板1上，聯接圓孔2翅片板1上設有3 9排，用於與傳熱管脹接。預留與傳熱管連接的正三角形排列的圓形管□。如圖4為所示，整體式翅片包括翅片板1、長方形擾流槽3和聯接橢圓型孔5，長方 形擾流槽3均勻分布在翅片板1上，擾流槽3的長與寬的比例1. 5 3倍之間，高度4 10mmo對於圖2-4所示的整體式翅片1，長方形擾流槽3的長與寬的比例、長方形翅片高 度為2 3mm ；波紋型翅片高度為4 10mm，在衝壓翅片時預留與傳熱管連接的正三角形排 列的聯接圓孔2。按照該結構設計翅片模具，用模具衝壓成型，批量生產的方式進行生產。不鏽鋼傳熱管採用厚度0. 6mm 1. 2mm不鏽鋼板材，採用不鏽鋼薄板軋制出凹凸 槽或螺旋槽，帶有凹凸槽或螺旋槽的面為傳熱管的內表面，採用高頻焊接的方法，製作有縫 不鏽鋼傳熱管，耐壓能力為l.OMPa。有縫不鏽鋼傳熱管分別為圓形管和橢圓管。不鏽鋼 翅片與不鏽鋼傳熱管採用液壓脹管或橡膠脹管的方式進行脹接，不鏽鋼薄壁管與管板的焊 接，採用脈衝TIG焊接方法(鎢極惰性氣體保護焊)，焊接前對不鏽鋼傳熱管的端面與管板 進行充分的打磨和拋光。管子橢圓度不得超出士0.2mm，管子全長偏差不得超過士5mm。將 上述整體式不鏽鋼翅片嵌套在不鏽鋼傳熱管外面，翅片間距2. 1mm 3. 5mm，每排管的距離 為管經的1. 5 2. 5倍，採用液壓脹管的方式將整體式不鏽鋼翅片與傳熱管進行脹接，不鏽 鋼傳熱管的脹度控制在2. 3%以內。不鏽鋼傳熱管與前後端不鏽鋼管板採用TIG焊接的方 式進行焊接整體式翅片1採用厚度為0. 02mm 0. 2mm的不鏽鋼薄板，進行滾壓成型，加工成 表面有擾流體(如長方形、波紋型)，擾流體長方形翅片的長與寬的比例、波紋型翅片的波 峰(或波谷)與波長的比例均在1. 5 3倍之間。根據熱負荷強度的不同，衝壓出3 9 排管的管孔。整體式不鏽鋼翅片管換熱器的工作過程將經過除塵處理的煙氣引入到煙氣入口 11，通過與整體式翅片及傳熱管的接觸，進行熱交換，加熱了從工質入口 6、管板7進入傳熱 管中的工質，獲得了熱能，將煙氣中的餘熱回收利用。獲得了煙氣餘熱的工質從工質出口管 板9、出口管箱10流出，進入需要利用熱能的地方。該換熱器的優點是採用耐腐蝕材料如不 鏽鋼，傳熱管外採用整體型翅片，本實用新型為整體型長方形翅片與波紋型翅片，改變了流 體的流動狀態，破壞了流體的邊界層，增強了流體的湍流度，強化了流體與管壁的熱交換， 具有擾動能力強、傳熱效果好、阻力低、良好的抗震效果，傳熱管為內螺紋圓形管與橢圓型 管，內螺紋傳熱管加工成型成熟，便於標準化與產業化，橢圓型傳熱的加工成型相對複雜， 成本略高，但橢圓型傳熱管有較好的流體力學與強化傳熱效果，與圓管相比，在相同的條件 下，橢圓管的傳熱周長比圓管大，因此管內的熱阻小，有利於管內介質的傳熱，橢圓管的傳 熱面積比同樣截面的圓管大15%。傳熱管的排列形式為正三角形排列，具有低阻高效，不易 積垢，使用壽命長的效果。
權利要求一種整體式不鏽鋼翅片管換熱器，包括工質入口管箱、不鏽鋼管板、煙氣出口管箱、整體式翅片、工質出口管箱和煙氣入口管箱；換熱器的殼體左右端分別設有工質入口管箱和工質出口管箱，上、下端分別設有煙氣出口管箱和煙氣入口管箱；其特徵在於多根內螺紋不鏽鋼傳熱管與通過聯接圓孔脹接在該傳熱管上的整體式翅片形成換熱器芯體；換熱器芯體的多根內螺紋不鏽鋼傳熱管兩端通過聯接圓孔連接不鏽鋼管板和工質出口管箱的管板；所述整體式翅片設有均勻分布該整體式翅片的擾流槽和聯接圓孔或連接橢圓孔。
2.根據權利要求1所述的整體式不鏽鋼翅片管換熱器，其特徵在於所述擾流槽為長 方形，均勻分布在整體式翅片板上，擾流槽的長與寬的比值為1. 5 3，高度2 3mm ；所述 聯接圓孔叉排列或順排在翅片板上，聯接圓孔在翅片板(1)上設有3 9排，用於與傳熱管 脹接。
3.根據權利要求1所述的整體式不鏽鋼翅片管換熱器，其特徵在於所述擾流槽為波 紋型，該波紋型擾流槽(4)突出整體式翅片(1)平面的高度4 10mm。
4.根據權利要求1所述的整體式不鏽鋼翅片管換熱器，其特徵在於所述整體式翅片 上設有長方形擾流槽和聯接橢圓型孔，長方形擾流槽均勻分布在翅片板上，擾流槽的長與 寬的比值為1. 5 3高度4 10謹。
專利摘要本實用新型公開了一種整體式不鏽鋼翅片管換熱器，包括工質入口管箱、不鏽鋼管板、煙氣出口管箱、整體式翅片、工質出口管箱和煙氣入口管箱；換熱器殼體左右端分別設有工質入口管箱和工質出口管箱，上、下端分別設有煙氣出口管箱和煙氣入口管箱；多根內螺紋不鏽鋼傳熱管與通過聯接圓孔脹接在該傳熱管上的整體式翅片形成換熱器芯體；換熱器芯體的多根內螺紋不鏽鋼傳熱管兩端通過聯接圓孔連接不鏽鋼管板和工質出口管箱的管板；所述整體式翅片設有均勻分布該整體式翅片的擾流槽和聯接圓孔或連接橢圓孔。本實用新型採用薄的長方形和波紋型翅片，結合煙氣壓力降的具體要求確定翅片間距，具有強化傳熱效果好，阻力低的優點。
文檔編號F28D1/04GK201583163SQ20092023833
公開日2010年9月15日 申請日期2009年10月31日 優先權日2009年10月31日
發明者李雲鵬, 秦鵬, 簡棄非, 鄧宏傑 申請人:華南理工大學;廣州賽唯熱工設備有限公司