一種傳熱管和使用該傳熱管的氣體換熱器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種傳熱管，它為空心的扁管；在傳熱管的橫截面上，傳熱管上、下兩端的距離小于左、右兩端的距離。傳熱管的上、下兩端的內(nèi)、外壁面均為凹凸壁面。傳熱管的橫截面上，上端管壁和下端管壁均為波浪狀，左端管壁和右端管壁均為圓弧狀。本實(shí)用新型還涉及一種使用該傳熱管的氣體換熱器，主要應(yīng)用于氣體與氣體的換熱。本實(shí)用新型具有氣體流動(dòng)均勻、壓降低、沒(méi)有死區(qū)、傳熱系數(shù)高的優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)氣體換熱器的高效、緊湊化。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種傳熱管和使用該傳熱管的氣體換熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及換熱器領(lǐng)域，特別是涉及一種波紋扁管傳熱管和使用該傳熱管的氣體換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]實(shí)現(xiàn)氣體與氣體間換熱的氣體換熱器廣泛應(yīng)用于化工、動(dòng)力、冶金、石化等領(lǐng)域，比如:工業(yè)高溫?zé)煔獾挠酂峄厥绽谩⒖諝庾鳛槔鋮s介質(zhì)的冷卻器等。由于氣體的導(dǎo)熱系數(shù)低、比熱容小，導(dǎo)致氣體與氣體熱交換過(guò)程的傳熱系數(shù)很低。為提高氣體換熱器的傳熱能力，目前廣泛使用的氣體換熱器主要采用管套翅片的結(jié)構(gòu)形式，即在傳熱管外脹接或焊接不同類(lèi)型的翅片(圓形、矩形、鋸齒形等)，如專(zhuān)利CN200920228636.6、CN200920085129.1、CN200920085128.7、CN200820066394.0，通過(guò)翅片結(jié)構(gòu)來(lái)擴(kuò)展換熱面積從而提高傳熱性能。這種形式的換熱器雖然換熱面積能提高幾倍甚至十幾倍，但換熱器面積的擴(kuò)展帶來(lái)體積龐大、重量增加。同時(shí)，管套翅片的換熱器結(jié)構(gòu)，在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)程中造成翅片在管表面的松脫，形成熱阻，并導(dǎo)致?lián)Q熱器傳熱性能顯著降低。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是:提供一種體積小巧從而排列數(shù)量盡可能多的傳熱管。
[0004]本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是:提供一種傳熱管緊密排布從而傳熱系數(shù)更高的氣體換熱器。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種傳熱管，它為空心的扁管；在傳熱管的橫截面上，傳熱管上、下兩端的距離小于左、右兩端的距離。采用這種結(jié)構(gòu)后，殼體體積一定的情況下，能排布數(shù)量更多的傳熱管，有效增加傳熱面積，提高傳熱效率。
[0007]傳熱管的上、下兩端的內(nèi)、外壁面均為凹凸壁面。采用這種結(jié)構(gòu)后，加強(qiáng)氣體紊流，有效提聞傳熱效率。
[0008]傳熱管的橫截面上，上端管壁和下端管壁均為波浪狀，左端管壁和右端管壁均為圓弧狀。采用這種結(jié)構(gòu)后，不僅能加強(qiáng)氣體湍動(dòng)，還能提高傳熱面積，有效提高傳熱效率。
[0009]傳熱管的材料為碳鋼、不銹鋼、銅或合金。采用這種結(jié)構(gòu)后，取材靈活方便。
[0010]一種氣體換熱器，使用上述的傳熱管。采用這種結(jié)構(gòu)后，氣體換熱器可獲得很好的傳熱效率。
[0011]氣體換熱器，包括封頭、管板、殼體、定距管和折流柵；管板設(shè)置在殼體的兩端，封頭設(shè)置在管板的外側(cè)；折流柵垂直于殼體的長(zhǎng)度方向設(shè)置；將多個(gè)折流柵相隔一定間距固定在殼體內(nèi)的定距管安裝于兩管板之間；多根平行設(shè)置的傳熱管形成管束將兩管板連通，傳熱管由折流柵支撐；一端的封頭上設(shè)置第一開(kāi)口，另一端的封頭上設(shè)置第二開(kāi)口，殼體靠近第一開(kāi)口處設(shè)置第三開(kāi)口，殼體靠近第二開(kāi)口處設(shè)置第四開(kāi)口。采用這種結(jié)構(gòu)后，定距管固定折流柵，折流柵支撐定距管和傳熱管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便。
[0012]第一開(kāi)口為熱氣體進(jìn)口，第二開(kāi)口為熱氣體出口，第三開(kāi)口為冷氣體出口，第四開(kāi)口為冷氣體進(jìn)口。采用這種結(jié)構(gòu)后，即逆流換熱，傳熱溫差小。
[0013]傳熱管按正方形布管排列。采用這種結(jié)構(gòu)后，即所有傳熱管的擺放方向相同，沿著相互垂直的橫向和縱向陣列，結(jié)構(gòu)緊湊，在殼體大小固定時(shí)可排放更多的傳熱管。
[0014]折流柵包括圓環(huán)和圓環(huán)內(nèi)相互平行的支撐條，傳熱管穿過(guò)支撐條之間；相鄰兩折流柵的支撐條相互垂直，其中一個(gè)折流柵的支撐條之間的間距與傳熱管上、下兩端的距離相應(yīng)，另一個(gè)折流柵的支撐條之間的間距與傳熱管左、右兩端的距離相應(yīng)。采用這種結(jié)構(gòu)后，不存在氣體流動(dòng)死區(qū)。
[0015]氣體換熱器為固定管板式換熱器或浮頭式換熱器。采用這種結(jié)構(gòu)后，結(jié)構(gòu)設(shè)置靈活。
[0016]總的說(shuō)來(lái)，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):氣體換熱器具有流體流動(dòng)均勻、壓降低、沒(méi)有死區(qū)、傳熱系數(shù)高的優(yōu)點(diǎn)。
[0017]1.折流柵使得氣體在殼程流動(dòng)均勻，呈連續(xù)平穩(wěn)的縱向流，不存在流動(dòng)死區(qū)，壓降低。
[0018]2.相鄰折流柵的支撐條垂直設(shè)置，使得氣體的旁路流和泄漏流影響小，流動(dòng)過(guò)程中氣體對(duì)傳熱管組成的管束的振動(dòng)破壞小。
[0019]3.采用傳熱管采用雙面強(qiáng)化管結(jié)構(gòu)，其內(nèi)外表面具有波紋結(jié)構(gòu)，使得管內(nèi)、外氣體在表面流動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生強(qiáng)烈湍動(dòng)，促進(jìn)邊界層的擾動(dòng)和分離，從而提高氣體的對(duì)流傳熱系數(shù)；同時(shí)，采用扁管，管束排布緊湊，單位換熱器體積內(nèi)具有更高的傳熱面積。
[0020]4.熱氣體與冷氣體實(shí)現(xiàn)完全逆流換熱，傳熱溫差小。
[0021]5.結(jié)合折流柵、扁管和波紋管的結(jié)構(gòu)，氣體換熱器的傳熱系數(shù)高、性能穩(wěn)定、壓降低、緊湊，特別適合氣體與氣體進(jìn)行熱交換的領(lǐng)域中應(yīng)用。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是氣體換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是折流柵的橫截面。
[0024]圖3是與圖2相鄰的折流柵的橫截面。
[0025]圖4是折流柵和傳熱管的位置關(guān)系圖。
[0026]圖5是傳熱管的立體圖，傳熱管的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括長(zhǎng)軸(左、右兩端的距離)、短軸(上、下兩端的距離)和波紋的槽深。
[0027]圖6是傳熱管的橫截面的布管圖。
[0028]其中，I是熱氣體進(jìn)口，2是封頭，3是冷氣體出口，4是折流柵，5是傳熱管，6是殼體，7是定距管，8是冷氣體進(jìn)口，9是管板，10是熱氣體出口，11是支撐條。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面將結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來(lái)對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0030]本實(shí)施例中的氣體換熱器為固定管板式，包括:封頭、管板、殼體、定距管、折流柵和傳熱管。[0031]殼體為圓筒狀，橫截面為圓形，殼體上靠近兩端設(shè)置冷氣體進(jìn)口和冷氣體出口。定距管、折流柵和傳熱管位于殼體內(nèi)。
[0032]管板位于殼體的前、后兩端，管板的外側(cè)設(shè)有封頭，兩封頭上分別設(shè)置熱氣體進(jìn)口和熱氣體出口。
[0033]定距管的端部固定在兩管板之間，定距管用于將多個(gè)折流柵沿著殼體的長(zhǎng)度方向隔開(kāi)一定距離固定在殼體內(nèi)部。圖6所示定距管有四根，左上、左下、右上、右下各有一根。
[0034]傳熱管為空心的波紋扁管，即在直管的任一橫截面上，上端和下端為波浪狀，左端和右端為圓弧狀，上、下端之間的距離(即短軸)小于左、右端之間的距離(即長(zhǎng)軸)。通過(guò)機(jī)械加工方法將圓管加工成在上、下端管壁具有波紋結(jié)構(gòu)的扁管。本實(shí)施例中的傳熱管材料為不銹鋼。
[0035]折流柵包括圓環(huán)和圓環(huán)內(nèi)多條平行的支撐條，傳熱管穿過(guò)支撐條之間。相鄰兩折流柵的支撐條相互垂直，圖2所示的支撐條沿著水平方向設(shè)置，支撐條之間的距離與短軸的長(zhǎng)度相應(yīng)，圖3所示的支撐條沿著垂直方向設(shè)置，支撐條的距離與長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度相應(yīng)。支撐條焊接在圓環(huán)內(nèi)。
[0036]安裝時(shí)，傳熱管的布管方式為正方形布管，如圖6所示，即沿著水平方向和垂直方向緊密陣列，形成管束，架設(shè)在支撐條上，圖2所示的折流柵對(duì)管束上下定位，圖3所示的折流柵對(duì)管束左右定位。傳熱管的兩端接管板，從而將熱氣體進(jìn)口和熱氣體出口連通。
[0037]使用時(shí)，如圖1所示，熱氣體從左邊熱氣體進(jìn)口進(jìn)入，經(jīng)管束到達(dá)右邊，從熱氣體出口流出，冷氣體從右側(cè)冷氣體進(jìn)口進(jìn)入，經(jīng)殼體內(nèi)部到達(dá)左側(cè)，從冷氣體出口流出，冷、熱氣流在氣體換熱器內(nèi)完成熱量交換。
[0038]除了本實(shí)施例提及的方式外，傳熱管可采用其他材料，如:碳鋼、銅或合金；氣體換熱器可為浮頭式換熱器；管束和折流柵的擺放角度可為圖4所示傾斜一個(gè)角度。這些變換方式均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0039]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種傳熱管，其特征在于:它為空心的扁管；在傳熱管的橫截面上，傳熱管上、下兩端的距離小于左、右兩端的距離；傳熱管的上、下兩端的內(nèi)、外壁面均為凹凸壁面。
2.按照權(quán)利要求1所述的傳熱管，其特征在于:所述傳熱管的橫截面上，上端管壁和下端管壁均為波浪狀，左端管壁和右端管壁均為圓弧狀。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的傳熱管，其特征在于:所述傳熱管的材料為碳鋼、不銹鋼、銅或合金。
4.一種氣體換熱器，其特征在于:使用權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的傳熱管。
5.按照權(quán)利要求4所述的氣體換熱器，其特征在于:它包括封頭、管板、殼體、定距管和折流柵；管板設(shè)置在殼體的兩端，封頭設(shè)置在管板的外側(cè)；折流柵垂直于殼體的長(zhǎng)度方向設(shè)置；將多個(gè)折流柵相隔一定間距固定在殼體內(nèi)的定距管安裝于兩管板之間；多根平行設(shè)置的傳熱管形成管束將兩管板連通，傳熱管由折流柵支撐；一端的封頭上設(shè)置第一開(kāi)口，另一端的封頭上設(shè)置第二開(kāi)口，殼體靠近第一開(kāi)口處設(shè)置第三開(kāi)口，殼體靠近第二開(kāi)口處設(shè)置第四開(kāi)口。
6.按照權(quán)利要求5所述的氣體換熱器，其特征在于:所述第一開(kāi)口為熱氣體進(jìn)口，第二開(kāi)口為熱氣體出口，第三開(kāi)口為冷氣體出口，第四開(kāi)口為冷氣體進(jìn)口。
7.按照權(quán)利要求5所述的氣體換熱器，其特征在于:所述傳熱管按正方形布管排列。
8.按照權(quán)利要求7所述的氣體換熱器，其特征在于:所述折流柵包括圓環(huán)和圓環(huán)內(nèi)相互平行的支撐條，傳熱管穿過(guò)支撐條之間；相鄰兩折流柵的支撐條相互垂直，其中一個(gè)折流柵的支撐條之間的間距與傳熱管上、下兩端的距離相應(yīng)，另一個(gè)折流柵的支撐條之間的間距與傳熱管左、右兩端的距離相應(yīng)。
9.按照權(quán)利要求5所述的氣體換熱器，其特征在于:所述氣體換熱器為固定管板式換熱器或浮頭式換熱器。
【文檔編號(hào)】F28F9/02GK203687726SQ201320764850
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】張正國(guó), 徐濤, 高學(xué)農(nóng), 陸應(yīng)生, 李俊杰, 曾松峰 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué), 廣東南方堿業(yè)股份有限公司