[實用新型]一種鍋爐水管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220365378.8
• 申請日: 2012-07-26
• 公開（公告）號: CN202733869U
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王昌敏
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇天元鋼管有限公司
• 主分類號: F22B37/12
• 分類號: F22B37/12
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 董旭東

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種管件，特別涉及一種鍋爐用的水管。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，電站鍋爐上廣泛使用鋼管作為水管，這種鋼管一般為無縫鋼管，可承受較高壓力，水管鍋爐在鍋筒外部設(shè)水管受熱面，高溫?zé)煔庠诠芡饬鲃臃艧幔诠軆?nèi)吸熱，燃料在爐膛內(nèi)燃燒形成火焰和高溫?zé)煔猓瑺t墻的內(nèi)表面上常敷設(shè)水冷壁管，它既保護爐墻不致燒壞，又吸收火焰和高溫?zé)煔獾拇罅枯椛錈帷！Ｓ捎诠軆?nèi)橫斷面比管外小，因此汽水流速大大增加，受熱面上產(chǎn)生的蒸汽立即被沖走，這就提高了爐水吸熱效率。水管鍋爐鍋筒直徑小，工作壓力高，鍋爐水循環(huán)好，蒸發(fā)效率高，適應(yīng)負荷變化的性能較好，熱效率較高。因此，壓力較高，蒸發(fā)量較大的鍋爐都為水管鍋爐。

現(xiàn)有鍋爐的水管均為內(nèi)壁光滑的管件，外壁也可以是光滑的，為提高吸熱效率，外壁上還可以焊接翅片形成翅片管；工作時，水、汽或汽水混合物在水管內(nèi)流動，而火焰或煙氣在水管外燃燒和流動并將熱量不斷傳遞給水管內(nèi)的水；由于水管在鍋爐內(nèi)是固定的，其受熱主要依靠水管單側(cè)受熱，受熱面為迎向火焰或高溫氣流的方向，在相應(yīng)的水管內(nèi)壁上，相應(yīng)位置的水更容易汽化，與管壁接觸的水會產(chǎn)生汽泡而局部沸騰，汽泡的進一步聚結(jié)會擴展成連續(xù)的蒸汽流，形成膜態(tài)沸騰。該現(xiàn)象可在普通鍋爐的蒸發(fā)管、核電廠蒸汽發(fā)生器傳熱管、反應(yīng)堆堆芯冷卻劑通道中見到。當管壁壁面和流體之間生成蒸汽膜時，蒸汽膜的使熱量交換變得很差，以致水管管壁會達到很高的溫度，而有燒毀的危險。?

汽水密度相等時的壓力稱為臨界壓力，水在臨界壓力22.1MPa加熱到374.15℃時即被全部汽化，水變成蒸汽不需要汽化潛熱，即水沒有蒸發(fā)現(xiàn)象就變成蒸汽，該溫度稱為臨界溫度，或稱之為相變點溫度(超臨界壓力24.5--27.5MPa時的相變點溫度為380--410℃)。在相變點溫度附近存在著一個最大比熱區(qū)，在該區(qū)內(nèi)工質(zhì)物性發(fā)生突變：緊靠管壁的工質(zhì)密度有可能比流動在管中心的工質(zhì)密度小得多，即在流動截面中存在著工質(zhì)的不均勻性。當受熱面熱負荷高到某一數(shù)值時，在緊貼壁面的地方可能造成傳熱惡化，這一現(xiàn)象稱之為類膜態(tài)沸騰現(xiàn)象。為避免這一現(xiàn)象，鍋爐相變點區(qū)域通常設(shè)計在熱負荷相對較低的地方，或提高工質(zhì)的流速。

膜態(tài)沸騰及類膜態(tài)沸騰現(xiàn)象主要發(fā)生在水管的主要受熱面一側(cè)，其結(jié)果是導(dǎo)致水管局部燒損、熱效率降低。而在背離主要受熱面的另一側(cè)，該現(xiàn)象則發(fā)生較少。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種鍋爐水管，使其能最大程度上減少膜態(tài)沸騰及類膜態(tài)沸騰現(xiàn)象，提高熱效率及保護鍋爐水管不受燒損。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：一種鍋爐水管，包括斷面呈圓形的管體，所述管體內(nèi)壁上設(shè)有多頭內(nèi)螺紋，多頭內(nèi)螺紋的頭數(shù)為6~12頭，螺距為20~35mm，導(dǎo)程為180~300mm。

本實用新型的水管可應(yīng)用在高壓的電站鍋爐上，其工作時，高壓水流從水管內(nèi)壁表面流過時，在多頭內(nèi)螺紋的導(dǎo)向作用下，貼近水管內(nèi)壁的水流以0.05~0.1m/s的周向速度旋轉(zhuǎn)，其能將主受熱面一側(cè)吸收的熱量迅速帶離受熱面，使其傳遞給管體內(nèi)其他部分的水；管體內(nèi)外層的水流密度小，內(nèi)層的水流密度大，在旋轉(zhuǎn)離心力的作用下，內(nèi)層水有向外運動的趨勢，外層水有向中心運動的趨勢，相互作用下，會進一步對流換熱，及時將所受熱量導(dǎo)走，避免產(chǎn)生膜態(tài)沸騰及類膜態(tài)沸騰。由于水流的軸向流速遠大于其旋轉(zhuǎn)速度，一般為0.3~1.5m/s,在管體內(nèi)的外層受到管壁的阻滯，水流呈旋轉(zhuǎn)并在軸向方上流速降低，而在管體中心位置，水流速度較大，水流在越過每一內(nèi)螺紋的頂部時，在內(nèi)螺紋的根部會產(chǎn)生一個渦流區(qū)，渦流區(qū)會促進內(nèi)層和外層的水之間互換位置，從而使得傳熱效率更高。多頭內(nèi)螺紋的頭數(shù)為6~12頭，是為了保證水流能逐一越過各頭內(nèi)螺紋，以產(chǎn)生足夠多的渦流區(qū)；螺距為20~35mm，導(dǎo)程為180~300mm是為了保證水流能夠以0.05~0.1m/s的周向速度旋轉(zhuǎn)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于：其應(yīng)用在水管鍋爐上，可減少膜態(tài)沸騰及類膜態(tài)沸騰現(xiàn)象的發(fā)生，有效保護鍋爐水管不受燒損，同時，其提高了換熱效率，熱傳導(dǎo)能力可增加20~30%。

為進一步保證使用可靠，所述多頭內(nèi)螺紋為梯形螺紋，螺紋頂寬為5~10mm，螺紋底寬15~25mm。該結(jié)構(gòu)的螺紋不易被水流沖刷或腐蝕，提高了使用壽命。

為能形成足夠旋轉(zhuǎn)流速的水流，所述梯形螺紋的螺紋高度為1~1.5mm。

為進一步避免腐蝕，所述梯形螺紋的頂部和根部呈圓角過渡，圓角半徑0.1~1.2mm。在圓角過渡位置，如采用棱角，則水在該位置附近易生產(chǎn)空泡腐蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致水管損壞，而采用圓角過渡，可最大限度底降低空泡腐蝕現(xiàn)象。