[發(fā)明專利]一種用于余熱回收的橢圓管H型翅片換熱器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310354388.0
• 申請日: 2013-08-14
• 公開（公告）號: CN103438746A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何雅玲;韓輝;李明佳;楊衛(wèi)衛(wèi);王煜
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: F28F1/30
• 分類號: F28F1/30
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種換熱器，特別涉及一種適合于工業(yè)中低溫余熱回收領(lǐng)域的工業(yè)及電站鍋爐的省煤器中的用于余熱回收的橢圓管H型翅片換熱器。

背景技術(shù)

在工業(yè)鍋爐和電站鍋爐的運行過程中會產(chǎn)生大量的中低溫?zé)煔猓瑹煔馔ǔ１恢苯优欧诺江h(huán)境空氣中，較高的排煙溫度不僅會造成余熱資源的大量浪費，也會帶來環(huán)境問題。為了降低鍋爐的排煙溫度，提高熱利用效率，目前在鍋爐尾部煙道中通常會布置省煤器以降低煙氣溫度，回收部分熱量。省煤器管內(nèi)工質(zhì)為水，管外為含塵煙氣，由于傳熱過程熱阻集中在空氣側(cè)，通常空氣側(cè)安裝翅片，以增加傳熱，減小空氣側(cè)熱阻。目前工業(yè)上采用的換熱器結(jié)構(gòu)為圓管平直翅片，圓管的迎風(fēng)面積較大，壓降損失和尾跡區(qū)的積灰嚴(yán)重，平直翅片的對流換熱系數(shù)不高；工業(yè)上常用的波紋翅片、開縫翅片等阻力較大，而且很容易積灰結(jié)垢，不適用煙氣環(huán)境；文獻(xiàn)中報道的縱向渦發(fā)生器阻力較小，但單一布置不能滿足大換熱量的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高翅片管換熱器傳熱，減小阻力，降低結(jié)垢，可長時間在含塵煙氣環(huán)境下高效運行的用于余熱回收的橢圓管H型翅片換熱器。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：包括橢圓形換熱管以及套裝在換熱管上的若干組H型翅片，在H型翅片上換熱管周圍對稱布置有兩組三角形小翼，每組三角形小翼由五個三角形小翼組成，H型翅片前后兩端的兩個三角形小翼的攻角為30度，從H型翅片前后兩端向H型翅片中部，三角形小翼的攻角依次遞減5度，中間三角形小翼的攻角為20度，從H型翅片前后兩端向H型翅片中部，三角形小翼的高度由8mm到6mm呈梯度依次遞減，自來流方向各組三角形小翼與H型翅片形成的接觸面的中心與換熱管管壁的距離為6mm，接觸面的中心相對換熱管的夾角分別為20度、50度、90度、130度、160度。

所述的橢圓管的長軸沿著主流方向布置，長短軸之比為1.88。

所述的H型翅片為矩形翅片，矩形翅片長寬比為1.42。

所述的三角形小翼為直角結(jié)構(gòu)，其弦高比為2。

所述的三角形小翼的尖點均位于來流的上游。

本發(fā)明利用三角形小翼“誘導(dǎo)產(chǎn)生二次流，增加流體擾動，減小傳熱熱阻，減小尾跡區(qū)”的強化換熱原理；利用橢圓管流線外形，“抑制流動分離，減小管后回流，降低形狀阻力”的減阻原理；結(jié)合橢圓管和小翼布置，“增加管前渦流附著區(qū)域的擾動，將高速流體引入管后，降低流速較低區(qū)域在管壁的分布”的減少顆粒物沉積的方法，從而提高了翅片管換熱器傳熱，減小阻力，降低結(jié)垢，可長時間在含塵煙氣環(huán)境下高效運行。數(shù)值模擬結(jié)果顯示，在5m/s的流速下，采用的橢圓壓降為等周長圓管的約20%，而換熱系數(shù)約為60%；布置三角小翼，相比平直翅片換熱系數(shù)將大幅提高；本發(fā)明相比圓管平直翅片，灰塵顆粒物沉積率下降超過50%，可以在保證換熱，降低壓降的同時使得換熱器表現(xiàn)積灰狀況大幅改善。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本文發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

參見圖1，本發(fā)明包括橢圓換熱管1以及套裝在換熱管1上的若干組H型基片2，橢圓換熱管1的長軸5沿著主流方向布置，長短軸之比為1.88；H型翅片2為矩形翅片，矩形翅片長寬比為1.42；在H型翅片2上換熱管1周圍對稱沖出或焊接有兩組三角形小翼3，各三角形小翼3為直角結(jié)構(gòu)，其弦高比為2，每組三角形小翼由五個三角形小翼組成，H型翅片2前后兩端兩個三角形小翼的攻角為30度，從H型翅片前后兩端向H型翅片中部，三角形小翼的攻角依次遞減5度，中間三角形小翼的攻角為20度，從H型翅片前后兩端向H型翅片中部，三角形小翼高度由8mm到6mm呈梯度依次遞減，自來流方向各個三角形小翼3與H型翅片2形成的接觸面4的中心與換熱管管壁的距離為6mm，接觸面4的中心相對換熱管1的夾角ɑ分別為20度、50度、90度、130度、160度，各三角形小翼的尖點6均位于來流的上游，每個三角形小翼產(chǎn)生主流漩渦對換熱管1和H型翅片2表面的換熱起到強化作用，同時增強換熱管1前后兩端的擾流，減小灰塵顆粒物在換熱管1壁面的沉積。