多邊形肋片雙橢圓鰭片管換熱元件的製作方法

2023-10-23 21:07:47 2

本發明涉及一種換熱元件，尤其涉及一種多邊形肋片雙橢圓鰭片管換熱元件。涉及電力、環保、能源、化工、建材、冶金、以及其它工業與民生用換熱設備技術領域。

背景技術：

隨著我國國民經濟的高速發展，不可避免地引起了環境汙染（大氣汙染、水汙染和土地汙染），近幾年來，環境汙染日益突出，特別是大氣汙染，霧霾天氣越來越多、範圍越來越廣、程度越來越嚴重，人們對大氣汙染的感受度最深，因為與人們「吸吸」相關。大氣汙染的形成原因很多，如揚塵、汽車尾氣、工業排放等，其中工業排放越來越受到關注，特別是燃煤設備的尾氣排放，在電力行業，國家發改委、國家環保部和國家能源局2014年根據國務院《能源發展戰略行動計劃（2014-2020）》聯合發布了《煤電節能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》，該行動計劃明確了節能減排的目標和時間節點要求。針對該行動計劃，各電力公司及燃煤電廠相應制定了具體的節能減排改造方案並予以落實，節能減排的措施之一就是將電廠鍋爐機組的排煙溫度降低，所以在改造方案中，通常都要新增煙氣和水的換熱裝置，有的電廠同時還改造原有的換熱裝置，通過換熱裝置將煙氣的熱量傳遞給介質水，達到降低排煙溫度的目的。這種換熱裝置在電廠通常稱為省煤器或煙氣（水）換熱器或煙氣冷卻器或者就稱換熱器。在換熱裝置裡最重要的元件就是換熱管，帶擴展受熱面的換熱管由於綜合經濟性能高和節省空間，得到了廣泛的應用，尤其是帶擴展受熱面的橢圓形換熱管，由於積灰和磨損相對較輕，也逐步在一些項目上得到應用。

目前用於上述換熱裝置的橢圓形換熱管的擴展受熱面是h型肋片，是由h型圓截面換熱管移植而來，如圖1所示，其中基管1是橢圓管，肋片2是h型的，因其形狀似英文字母h，而基管為橢圓管被稱為h型橢圓肋片管，區別於基管為圓截面的h型肋片管，如圖2所示。肋片的傳熱機理是將煙氣（氣體）的熱量通過熱傳導傳遞到基管1內的介質水（或汽水混合物），或者是將基管1內介質的熱量傳遞給基管1外的氣體，在其它影響因素都相同的情況下，肋片傳遞熱量能力的大小，也就是熱傳導效率與肋片的高度（肋片的最外邊緣距離基管1的最近外邊緣尺寸）有密切的關係，高度越小傳熱能力越大，反之越小。從圖1和圖2可以看出，h型肋片外邊緣距離基管1最近外邊緣的尺寸都是不等的，其中頂點a距離基管1最近外邊緣的尺寸最大，a處傳遞熱量的效果最差，也就是a處受熱面的利用率最低，提高受熱面的利用率是本發明專利的目的，如果將a處的受熱面用於別處，如圖1和圖2中b點的外側c處，只要c處距離基管1最近外邊緣的尺寸l1小於a處距離基管1最近外邊緣的尺寸l，換熱效果則有所提高。

為進一步減少積灰，提高換熱管的換熱效率，在基管沿氣流方向的兩側焊接扁鋼，如圖3和圖4。由流體動力學可知，流體橫向衝刷管子（圓管或橢圓管）時，管子在流體流動方向的前後兩側存在渦流區，含灰的氣流就會在渦流區積灰，受熱面管子一旦積灰將大大降低換熱效果，扁鋼將破壞渦流區，減少積灰，尤其是背風面，從而達到提高換熱效果的作用。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術提供一種多邊形肋片雙橢圓鰭片管換熱元件，其不僅肋化係數高，而且溫度場分布均勻，積灰進一步減少，整個肋片管的換熱效率高，相同傳熱量情況下金屬耗量低。

本發明解決上述問題所採用的技術方案為：一種多邊形肋片雙橢圓管換熱元件，它包括兩根平行布置的基管，基管沿氣流方向的兩側焊接扁鋼，以及設在每根基管兩側的若干組相互對稱的肋片，所述的兩根基管的截面為橢圓形，所述肋片由兩個相同的多邊形構成，且每個基管兩側對稱的兩個多邊形的頂點位於同一橢圓上，該橢圓是由每個基管的外邊緣向外偏移一定距離形成，每組對稱的肋片與扁鋼間均留有間隙c，所述肋片與橢圓基管的外壁面採用焊接的方式連接。

優選地，每組肋片是以橢圓基管的長軸方向對稱布置。

優選地，位於橢圓基管上的相鄰組的肋片間距根據需要設置，通常為5-50mm。

優選地，每組對稱的肋片與扁鋼間的工藝間隙c根據基管大小進行調節，通常為2-20mm。

優選地，扁鋼的寬度a和厚度b根據管子的大小和氣流的特性決定，通常a為6-50mm,b為3-12mm。

優選地，所述扁鋼與橢圓基管焊接連接或專門定製橢圓鰭片管。

與現有技術相比，本發明的優點在於：

本發明由於採用了橢圓基管，跟圓形基管相比減小了氣流經過基管表面所造成的阻力損失，從而減少了能耗，且基管沿氣流方向的兩側焊接了扁鋼，破壞了氣流的渦流區，減少了含灰氣流在管子表面的積灰，尤其是氣流衝刷的背面，從而進一步提高了換熱效果，同時因為肋片外邊緣距離基管最近外邊緣的尺寸接近相等，肋片的溫度場分布均勻，換熱效果最好，肋片的利用率最高，相同傳熱量情況下金屬耗量低。

附圖說明

圖1為現有的h型雙橢圓形換熱管的結構示意圖。

圖2為現有的h型雙圓形換熱管的結構示意圖。

圖3為本發明的主視圖。

圖4為圖3的俯視圖。

圖5為圖3的側視圖。

其中：

基管1、肋片2、扁鋼3。

具體實施方式

以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。

如圖3—5所示，本發明涉及一種多邊形肋片雙橢圓鰭片管換熱元件，包括兩根平行布置的基管1，以及設在每根基管1兩側的若干組相互對稱的肋片2和設在基管1沿氣流方向兩側的對稱布置的扁鋼3，相互對稱的每組肋片2組成的平面均垂直於基管的軸心線方向，所述的兩根基管1的截面為橢圓形，所述肋片2由兩個相同的多邊形構成，且每個基管兩側對稱的兩個多邊形的頂點位於同一橢圓上，該橢圓是由每個基管1的外邊緣向外偏移一定距離形成，以使得多邊形上的每個點到基管1外邊緣的最近距離接近相等，達到溫度場分布均勻，換熱效果最佳，每組對稱的肋片2間均留有工藝間隙，所述肋片2與橢圓基管1的外壁面採用焊接的方式連接，扁鋼3與橢圓基管1可以焊接連接，也可以專門定製橢圓鰭片管。

在本實施例中，每組肋片是以橢圓基管的長軸方向對稱布置，位於橢圓基管上的相鄰組的肋片間距為5-50mm，每組對稱布置的肋片2與扁鋼3之間的工藝間隙為2-20mm，由於採用了橢圓基管，減小了氣流經過基管表面所造成的阻力損失，從而減少了能耗，且基管沿氣流方向的兩側焊接了扁鋼，破壞了氣流的渦流區，減少了含灰氣流在管子表面的積灰，尤其是氣流衝刷的背面，從而進一步提高了換熱效果，同時肋片2外邊緣距離基管1最近外邊緣的尺寸接近相等，達到溫度場分布均勻，換熱效果最佳，因此與h型肋片相比是節省材料的，使得整個換熱元件和換熱裝置的重量降低。

以上所述僅為本發明的一種較佳實現方案而已，並不用以限制本發明，凡在本發明原則範圍內所做的非根本性修改、替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。