專利名稱：一種整體型不銹鋼翅片管換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種管換熱器，特別是涉及一種用于有腐蝕性氣體余熱回收的整 體型不銹鋼翅片管換熱器。
背景技術(shù)：
工業(yè)鍋爐是我國主要的熱能動力設(shè)備，隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，能源消耗日益增 加，能耗高、污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(dá)300°C。如此高的排煙溫度既浪費了大量能源，又造成嚴(yán)重的環(huán)境熱污 染。利用煙氣中的熱能常用管換熱器進(jìn)行熱交換?，F(xiàn)有的帶有翅片管換熱器，翅片為平整 結(jié)構(gòu)。如中國實用新型專利申請CN200710077357. X公開了一種翅片式不銹鋼合金箔管換 熱器及其制作方法，該換熱器由間隔密集排列的散熱合金質(zhì)或有色金屬質(zhì)翅片和管壁厚度 為0. 1mm 0. 3mm的不銹鋼合金箔盤管構(gòu)成。這種翅片式不銹鋼合金箔管換熱器可一定程 度上解決耐腐蝕問題，耐氯離子性大于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(qiáng)度提高約一倍，延性近同于銅材。但是由于翅片為平整結(jié)構(gòu)，不能使 得流體在翅片上形成紊流，熱交換效率有待進(jìn)一步提高。

實用新型內(nèi)容本實用新型目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種穿熱效率高、耐腐蝕的整體 型不銹鋼翅片管換熱器，有效回收煙氣余熱。本實用新型的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)一種整體式不銹鋼翅片管換熱器，包括工質(zhì)入口管箱、不銹鋼管板、煙氣出口管 箱、整體式翅片、工質(zhì)出口管箱和煙氣入口管箱；換熱器殼體左右端分別設(shè)有工質(zhì)入口管箱 和工質(zhì)出口管箱，上、下端分別設(shè)有煙氣出口管箱和煙氣入口管箱；多根內(nèi)螺紋不銹鋼傳熱 管與通過聯(lián)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(nèi) 螺紋不銹鋼傳熱管兩端通過聯(lián)接圓孔連接不銹鋼管板和工質(zhì)出口管箱的管板；所述整體式 翅片設(shè)有均勻分布該整體式翅片的擾流槽和聯(lián)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(lián)接圓孔叉排列或順排在翅片板上，聯(lián)接圓孔在翅片板1上設(shè) 有3 9排，用于與傳熱管脹接。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(shè)有長方形擾流槽和聯(lián)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。本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點和有益效果(1)整體式不銹鋼翅片表面帶有長方形或波紋型結(jié)構(gòu)的擾流凸?fàn)钗?，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(qiáng)煙氣流動的紊流程度，同時破壞煙氣流動時的邊界層，強(qiáng)化傳熱效果。[0011](2)不銹鋼傳熱管采用內(nèi)凹槽或螺旋槽管，改變了流體的流動狀態(tài)，破壞了流體 的邊界層，增強(qiáng)了流體的湍流度，強(qiáng)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(jīng)的光滑管增加10%左右的傳熱面積，特別是工質(zhì)被加熱至沸點，形成汽液兩相 流狀態(tài)時，凹凸不平的表面強(qiáng)化了汽液界面的接觸，較好地促進(jìn)熱交換。(3)不銹鋼傳熱管采用圓形、橢圓型結(jié)構(gòu)的內(nèi)凹管或螺旋槽管。圓形傳熱管加工成 型成熟，便于標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)化，降低生產(chǎn)成本。橢圓型傳熱的加工成型相對復(fù)雜，成本略高， 但橢圓型傳熱管有較好的流體力學(xué)與強(qiáng)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(nèi)的熱阻小，有利于管內(nèi)介質(zhì)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，流體分離點后移，從而減少了 管后的漩渦區(qū)，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，采用薄的長方形和波紋型翅片，結(jié)合煙氣 壓力降的具體要求確定翅片間距，具有強(qiáng)化傳熱效果好，阻力低的優(yōu)點，如果成本允許時， 采用橢圓管，則效果更好。

圖1為整體式不銹鋼翅片管換熱器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的整體式不銹鋼翅片結(jié)構(gòu)示意圖，擾流槽為長方形。圖3為整體式不銹鋼翅片結(jié)構(gòu)示意圖，擾流槽為波紋型。圖4為圖1的整體式不銹鋼翅片結(jié)構(gòu)示意圖，聯(lián)接孔為橢圓型孔。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步的描述，但是本實用新型要求保護(hù) 的范圍并不局限于具體實施方式
表述的范圍。如圖1所示，整體式不銹鋼翅片管換熱器包括工質(zhì)入口管箱6、不銹鋼管板7、煙氣 出口管箱8、整體式翅片1、工質(zhì)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(shè)有工質(zhì)入口管箱6和工質(zhì)出口管箱10，換熱器殼體的上下端分別設(shè)有煙氣出口管箱8 和煙氣入口管箱11，為高溫?zé)煔膺M(jìn)出口 ；多根內(nèi)螺紋不銹鋼傳熱管與通過聯(lián)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(nèi)螺紋不銹鋼傳熱管兩 端通過聯(lián)接圓孔2連接不銹鋼管板7和工質(zhì)出口管箱10的管板9 ；制備時，將帶有整體型 翅片的換熱器芯體與工質(zhì)入口管箱6中的不銹鋼管板7、工質(zhì)出口管箱10的管板9進(jìn)行脹 接；然后將煙氣入口管箱11、煙氣出口箱8不銹鋼管板7焊接形成整體式不銹鋼翅片管換 熱器。本實用新型的整體型翅片1可選擇如下圖2 圖4三種的整體式不銹鋼翅片的一 種。如圖2所示，整體式翅片1上設(shè)有長方形擾流槽3和聯(lián)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(lián)接圓 孔2叉排列或順排在翅片板1上，聯(lián)接圓孔2在翅片板1上設(shè)有3 9排(圖2為三排)， 用于與傳熱管脹接。如圖3所示，整體式翅片1上設(shè)有波紋型擾流槽4和聯(lián)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(lián)接圓孔2均勻排在翅片板1上，聯(lián)接圓孔2翅片板1上設(shè)有3 9排，用于與傳熱管脹接。預(yù)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(lián)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對于圖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，在沖壓翅片時預(yù)留與傳熱管連接的正三角形排 列的聯(lián)接圓孔2。按照該結(jié)構(gòu)設(shè)計翅片模具，用模具沖壓成型，批量生產(chǎn)的方式進(jìn)行生產(chǎn)。不銹鋼傳熱管采用厚度0. 6mm 1. 2mm不銹鋼板材，采用不銹鋼薄板軋制出凹凸 槽或螺旋槽，帶有凹凸槽或螺旋槽的面為傳熱管的內(nèi)表面，采用高頻焊接的方法，制作有縫 不銹鋼傳熱管，耐壓能力為l.OMPa。有縫不銹鋼傳熱管分別為圓形管和橢圓管。不銹鋼 翅片與不銹鋼傳熱管采用液壓脹管或橡膠脹管的方式進(jìn)行脹接，不銹鋼薄壁管與管板的焊 接，采用脈沖TIG焊接方法(鎢極惰性氣體保護(hù)焊)，焊接前對不銹鋼傳熱管的端面與管板 進(jìn)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 上述整體式不銹鋼翅片嵌套在不銹鋼傳熱管外面，翅片間距2. 1mm 3. 5mm，每排管的距離 為管經(jīng)的1. 5 2. 5倍，采用液壓脹管的方式將整體式不銹鋼翅片與傳熱管進(jìn)行脹接，不銹 鋼傳熱管的脹度控制在2. 3%以內(nèi)。不銹鋼傳熱管與前后端不銹鋼管板采用TIG焊接的方 式進(jìn)行焊接整體式翅片1采用厚度為0. 02mm 0. 2mm的不銹鋼薄板，進(jìn)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(jù)熱負(fù)荷強(qiáng)度的不同，沖壓出3 9 排管的管孔。整體式不銹鋼翅片管換熱器的工作過程將經(jīng)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(jìn)行熱交換，加熱了從工質(zhì)入口 6、管板7進(jìn)入傳熱 管中的工質(zhì)，獲得了熱能，將煙氣中的余熱回收利用。獲得了煙氣余熱的工質(zhì)從工質(zhì)出口管 板9、出口管箱10流出，進(jìn)入需要利用熱能的地方。該換熱器的優(yōu)點是采用耐腐蝕材料如不 銹鋼，傳熱管外采用整體型翅片，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(tài)，破壞了流體的邊界層，增強(qiáng)了流體的湍流度，強(qiáng)化了流體與管壁的熱交換， 具有擾動能力強(qiáng)、傳熱效果好、阻力低、良好的抗震效果，傳熱管為內(nèi)螺紋圓形管與橢圓型 管，內(nèi)螺紋傳熱管加工成型成熟，便于標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)化，橢圓型傳熱的加工成型相對復(fù)雜， 成本略高，但橢圓型傳熱管有較好的流體力學(xué)與強(qiáng)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(nèi)的熱阻小，有利于管內(nèi)介質(zhì)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(quán)利要求一種整體式不銹鋼翅片管換熱器，包括工質(zhì)入口管箱、不銹鋼管板、煙氣出口管箱、整體式翅片、工質(zhì)出口管箱和煙氣入口管箱；換熱器的殼體左右端分別設(shè)有工質(zhì)入口管箱和工質(zhì)出口管箱，上、下端分別設(shè)有煙氣出口管箱和煙氣入口管箱；其特征在于多根內(nèi)螺紋不銹鋼傳熱管與通過聯(lián)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(nèi)螺紋不銹鋼傳熱管兩端通過聯(lián)接圓孔連接不銹鋼管板和工質(zhì)出口管箱的管板；所述整體式翅片設(shè)有均勻分布該整體式翅片的擾流槽和聯(lián)接圓孔或連接橢圓孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體式不銹鋼翅片管換熱器，其特征在于所述擾流槽為長 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(lián)接圓孔叉排列或順排在翅片板上，聯(lián)接圓孔在翅片板(1)上設(shè)有3 9排，用于與傳熱管 脹接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體式不銹鋼翅片管換熱器，其特征在于所述擾流槽為波 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(jù)權(quán)利要求1所述的整體式不銹鋼翅片管換熱器，其特征在于所述整體式翅片 上設(shè)有長方形擾流槽和聯(lián)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(jǐn)。
專利摘要本實用新型公開了一種整體式不銹鋼翅片管換熱器，包括工質(zhì)入口管箱、不銹鋼管板、煙氣出口管箱、整體式翅片、工質(zhì)出口管箱和煙氣入口管箱；換熱器殼體左右端分別設(shè)有工質(zhì)入口管箱和工質(zhì)出口管箱，上、下端分別設(shè)有煙氣出口管箱和煙氣入口管箱；多根內(nèi)螺紋不銹鋼傳熱管與通過聯(lián)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(nèi)螺紋不銹鋼傳熱管兩端通過聯(lián)接圓孔連接不銹鋼管板和工質(zhì)出口管箱的管板；所述整體式翅片設(shè)有均勻分布該整體式翅片的擾流槽和聯(lián)接圓孔或連接橢圓孔。本實用新型采用薄的長方形和波紋型翅片，結(jié)合煙氣壓力降的具體要求確定翅片間距，具有強(qiáng)化傳熱效果好，阻力低的優(yōu)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(yōu)先權(quán)日2009年10月31日
發(fā)明者李云鵬, 秦鵬, 簡棄非, 鄧宏杰 申請人:華南理工大學(xué);廣州賽唯熱工設(shè)備有限公司