一種用於低溫餘熱回收的無相變流體換熱元件及換熱器的製作方法
2023-06-28 08:21:31
專利名稱：一種用於低溫餘熱回收的無相變流體換熱元件及換熱器的製作方法
技術領域：
本發明涉及低溫餘熱利用技術，特別是針對各類工礦企業低溫煙氣餘熱、有色冶金衝渣水、煉鐵高爐衝渣水的低溫餘熱回收的一種無相變流體換熱元件及換熱器。
背景技術：
隨著工業節能工作的深入，各個工序中有大量的低溫餘熱有待回收，例如電廠、冶金各類加熱爐、熱風爐、燒結冷卻機、窯爐等180°C的煙氣、冶金行業(有色、黑色)80-90°C的衝渣水。這類低品位的餘熱最合適用來加熱水，產生65-95°C的熱水用來採暖空調製冷用。對於利用煙氣餘熱加熱水的氣一水換熱器來說，目前大多採用蛇形管式換熱器進行換熱。這類換熱器管外通過設置翅片、肋片、釘頭等方式進行強化傳熱，內部為光管形式，其優點在於結構簡單，管外可輕易進行強化傳熱，缺點是體積大，管內不能進行強化傳熱，煙氣餘熱傳入管內壁後通過層流底層傳入管內液體，熱阻大。對於利用衝渣水餘熱的水一水換熱器來說，目前大多採用板式換熱器。板式換熱器換熱效率高，體積小，但用在冶金行業衝渣水的餘熱回收時有以下不足:一是由於衝渣水成分複雜，含有S02、Cl—等，易造成不鏽鋼換熱板腐蝕穿孔；其二，衝渣水內含有絮狀物，易造成板換通道堵塞。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠強化氣一水換熱器換熱管內部傳熱，並可有效減輕用於衝渣水的水一水換熱器的腐蝕和堵塞的換熱元件。本發明所述換熱元件，包括換熱管，該換熱管內插設噴流管，所述噴流管上開設有若干噴流孔。換熱管外壁與餘熱熱源流體，如煙氣或衝渣水，直接接觸，噴流管與傳熱介質進口連通，換熱管與傳熱介質出口連通。傳熱介質先進入噴流管，通過噴流管上的噴流孔噴向換熱管內壁，與換熱管外的餘熱熱源流體進行間接熱交換，換熱後的傳熱介質通過換熱管與噴流管之間的間隙匯集至出口，完成換熱。為強化換熱，噴流孔的中心線垂直於換熱管的內壁面。為進一步強化傳熱，噴流管上的噴流孔具有由內向外擴展的錐形角度；所述噴流孔沿噴流管周向等分設置，並沿噴流管軸向間隔設置。根據具體換熱工況及要求，所述換熱管可選用圓形管、橢圓形管、軸向波紋管或徑向波紋管中的一種。為進一步強化傳熱，所述換熱管的外表面設置有翅片、套片、直肋片或釘頭中的一種或幾種。本發明還提供一種採用上述換熱元件組合裝配的換熱器。本發明所述的換熱器，包括殼體，及以順排或叉排形式布置在殼體內的若干個換熱管所組成的換熱管管束，所述換熱管內插設噴流管，所述噴流管上開設有若干噴流孔；噴流管與傳熱介質進口連通，換熱管與傳熱介質出口連通。
根據換熱設計需要，所述換熱器包含以串聯、並聯或並聯與串聯的組合方式連接的若干個換熱管管束，以達到換熱設計要求。此外，根據設計需要，待加熱的水可以與餘熱熱源流體(煙氣或衝渣水)以順流、逆流或混合流的形式換熱。本發明採用內置噴流管的換熱元件作為低溫餘熱的取熱元件，通過傳熱介質噴射至換熱管內壁，直接強化了管內傳熱，傳熱效率得到有效提高。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明:
圖1為本發明所述換熱元件結構示意 圖2為圖1中B處的放大示意 圖3為圖1中A-A向剖視放大示意 圖4為本發明所述換熱器結構示意 圖5為圖4的C-C向結構示意 圖6為噴流管開孔示意 圖中:I一噴流管，2—進水集箱；3—出水集箱；4一鋼管；5—外加強傳熱面；6—定位塊；7—殼體，8—換熱管管束，11一噴流孔。
具體實施例方式如圖1所示，本發明所述換熱元件包括由多根換熱管組成的換熱管管束，所述換熱管為內部插設有噴流管I的鋼管4，噴流管I的一端與進水集箱2連通，鋼管4與出水集箱3連通。需要加熱的水通過進水集箱2引入，先進入噴流管1，通過噴流管I上開設的噴流孔噴向鋼管4的內壁，換熱後的水通過鋼管4與噴流管I間的間隙匯集至出口集箱3內，完成換熱。如圖2所示，為保證換熱過程中，噴流管I不會因噴射動作而影響其與鋼管4的內壁保持間隙，在噴流管I與鋼管4的內壁之間加設定位塊6。如圖3所示，為增強換熱，鋼管4的外壁增設外加強傳熱面5。外加強傳熱面5可以是如圖3所示的翅片，也可以是套片、直肋片或釘頭中的一種。如圖4、5所示，本發明所述的換熱器包括以噴流管換熱元件製成的換熱管管束8，多片換熱管管束8以叉排形式布置組合在殼體7內，換熱管管束8的各噴流管一端與進水集箱2連通，套設在噴流管外的鋼管4與出水集箱3連通。如此，餘熱介質(煙氣或衝渣水)在殼體7內、鋼管4外流動，將餘熱傳遞給鋼管4的壁面；需要加熱的水通過進水集箱2進入噴流管1，再通過噴流孔以一定的流速垂直於鋼管4的內壁面噴出，衝擊鋼管4的內壁，破壞層流底層，達到強化傳熱的目的；換熱後的水通過鋼管4與噴流管I間的間隙匯集至出口集箱3,完成換熱。為了充分保證待加熱的水能以一定的流速垂直於鋼管的內壁面噴出，達到破壞層流底層強化傳熱的技術目的，如圖6所示，噴流管I上的噴流孔11為錐形孔，其沿噴流管I的周等分開設，並沿噴流管I的軸向間隔布置。
權利要求
1.一種用於低溫餘熱回收的無相變流體換熱元件，包括換熱管，其特徵在於:所述換熱管內插設噴流管，所述噴流管上開設有若干噴流孔。
2.根據權利要求1所述的無相變流體換熱元件，其特徵在於:所述噴流孔的中心線垂直於換熱管的內壁面。
3.根據權利要求2所述的無相變流體換熱元件，其特徵在於:具有由內向外擴展的錐形角度；所述噴流孔沿噴流管周向等分設置，並沿噴流管軸向間隔設置。
4.根據權利要求1、2或3所述的無相變流體換熱元件，其特徵在於:所述換熱管的外表面設置有翅片、套片、直肋片或釘頭中的一種或幾種。
5.根據權利要求1、2或3所述的無相變流體換熱元件，其特徵在於:所述換熱管為圓形管、橢圓形管、軸向波紋管或徑向波紋管中的一種。
6.一種用於低溫餘熱回收的無相變流體換熱器，包括殼體，及以順排或叉排形式布置在殼體內的若干個換熱管所組成的換熱管管束，其特徵在於:所述換熱管內插設噴流管，所述噴流管上開設有若干噴流孔；噴流管與傳熱介質進口連通，換熱管與傳熱介質出口連通。
7.根據權利要求6所述的無相變流體換熱器，其特徵在於:所述換熱器包含以串聯、並聯或並聯與串聯的組合方式連接的若干個換熱管管束。
8.根據權利要求6或7所述的無相變流體換熱器，其特徵在於:所述噴流管的噴流孔的中心線垂直於換熱管的內壁面。
9.根據權利要求8所述的無相變流體換熱器，其特徵在於:所述噴流管的噴流孔具有由內向外擴展的錐形角度；所述噴流孔沿噴流管周向等分設置，並沿噴流管軸向間隔設置。
全文摘要
本發明提供一種用於工業低溫餘熱回收的無相變流體換熱元件及採用這種換熱元件的換熱器，所述換熱元件，包括換熱管，該換熱管內插設噴流管，所述噴流管上開設有若干噴流孔。噴流管與傳熱介質進口連通，換熱管與傳熱介質出口連通。傳熱介質先進入噴流管，通過噴流管上的噴流孔噴向換熱管內壁，與換熱管外的餘熱介質進行間接熱交換，換熱後的傳熱介質通過換熱管與噴流管之間的間隙匯集至出口，完成換熱。本發明採用內置噴流管的換熱元件作為低溫餘熱的取熱元件，直接強化了管內傳熱，換熱效率得到有效提高。
文檔編號F28D7/16GK103206878SQ20131015968
公開日2013年7月17日 申請日期2013年5月3日 優先權日2013年5月3日
發明者不公告發明人 申請人:南京高和環境工程有限公司