[實用新型]一種換熱效率高、壽命長的換熱器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320351916.2
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN203443422U
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃恩民
• 申請（專利權(quán)）人: 上海寶鋼節(jié)能技術(shù)有限公司
• 主分類號: F28D7/12
• 分類號: F28D7/12;F28F1/42;F28F9/22
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及換熱器設(shè)計領(lǐng)域，特別涉及一種通過結(jié)構(gòu)改進(jìn)得到的換熱效率高、壽命長的換熱器。

背景技術(shù)

鋼管換熱器是回收各種加熱爐窯煙氣熱量的主要設(shè)備，應(yīng)用于鋼鐵冶金、有色冶金、化工、建材等領(lǐng)域。

鋼管換熱器的使用方法：一般將鋼管換熱器放置在煙道中，煙氣在鋼管換熱器的換熱鋼管間流動，煙氣的熱量傳遞給鋼管，空氣在鋼管換熱器的換熱鋼管內(nèi)流動，鋼管的熱量傳遞給空氣，完成煙氣→鋼管→空氣的熱量傳遞過程，即將煙氣的余熱經(jīng)過鋼管換熱器傳遞給空氣，完成煙氣余熱的回收。

?通常，鋼鐵廠軋鋼式加熱爐的煙氣溫度在700～850℃，在加熱爐煙道中都加裝鋼管換熱器來回收煙氣的余熱，用于加熱加熱爐燃燒用的煤氣和空氣。

軋鋼式加熱爐用鋼管換熱器的形式一般是光管換熱器，有二行程和四行程的組合形式。

按照鋼管換熱器的換熱鋼管材質(zhì)分，有碳鋼20g鋼管換熱器、耐熱鋼1Gr18Ni9Ti鋼管換熱器、耐熱鋼Cr25Ni20鋼管換熱器、碳鋼表面滲鋁換熱器，這些換熱器分別在加熱爐高溫?zé)煔庵袘?yīng)用獲得很好的效果。

鋼管換熱器由空氣進(jìn)口天圓地方、空氣出口天圓地方、下聯(lián)箱和兩個鋼管管束換熱集箱（記為鋼管管束換熱集箱一和鋼管管束換熱集箱二）組成。煙氣的行程是水平通過兩個換熱集箱，而空氣的行程是經(jīng)過空氣管道依次進(jìn)入空氣進(jìn)口天圓地方，鋼管管束換熱集箱一，下聯(lián)箱，鋼管管束換熱集箱二，再匯集到空氣出口天圓地方，然后進(jìn)入熱風(fēng)管道。

在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)有些大型鋼管換熱器的損壞有一定的規(guī)律，就是在鋼管管束換熱集箱中空氣進(jìn)出口中心線附近鋼管基本完好，在鋼管管束換熱集箱的四角和四周邊鋼管燒損數(shù)量多，損壞程度明顯。而且這種情況在多座加熱爐的大型鋼管換熱器中出現(xiàn)。

對于這些換熱器進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，空氣進(jìn)口天圓地方的高度在400～500mm，天圓直徑/地方（長或者寬）=1:3左右，而空氣管道中的空氣流速在10～12米/秒，這樣空氣進(jìn)入天圓地方后由于動頭的作用，在空氣管道中心線附近的鋼管空氣流量比鋼管管束集箱四周和四周邊鋼管中的空氣流量多，這樣鋼管管束集箱四周和四周邊鋼管中的空氣流量少，鋼管壁溫度過高造成換熱鋼管燒損。

實用新型內(nèi)容

本實用新型提供一種換熱效率高、壽命長的換熱器，該換熱器在其空氣進(jìn)口天圓地方和空氣出口天圓地方中和下聯(lián)箱中分別加裝導(dǎo)流鋼板，有利于換熱器鋼管中空氣流動量均勻，有效杜絕由于換熱器鋼管內(nèi)空氣流動不均勻，而造成換熱集箱四周換熱鋼管壽命低的問題。另外，換熱鋼管外纏繞翅片，增加換熱器的換熱面積，內(nèi)部安裝螺旋內(nèi)插件，增加換熱鋼管內(nèi)部空氣流動的紊流程度，破壞換熱鋼管內(nèi)空氣流動的附面層，提高總傳熱系數(shù)提高換熱器的換熱效率，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷。

本實用新型提高換熱效率的原理為：

提高鋼管換熱器的換熱效率是有效回收煙氣熱量的重要手段，換熱器回收的熱量的計算公式如下：

Q=F×K×△t_p

式中：Ｑ－被預(yù)熱氣體需要的熱量，即換熱器回收的熱量，千焦／小時

　　　Ｆ－換熱器換熱面積，m²

^??????????K－換熱器總傳熱系數(shù)，千焦／米²·小時·℃

　　　△t_p－煙氣和空氣的對數(shù)平均溫差，℃

可以看出換熱器回收的熱量與換熱器換熱面積成正比，和換熱器總的傳熱系數(shù)成正比。在增加換熱器的換熱面積方面，僅通過增加鋼管換熱器鋼管的數(shù)量是有限的，鋼管的數(shù)量受煙道尺寸、煙道抽力等多種因素限制，變化起來需考慮多種因素，相當(dāng)復(fù)雜。可以通過在鋼管外表面纏繞金屬翅片的方法，來擴(kuò)大換熱管換熱面積，在鋼管數(shù)量不增加的前提下提高換熱鋼管的換熱面積，從而提高換熱量。?

提高換熱器總傳熱系數(shù)，能夠提高熱量的回收。空氣在鋼管內(nèi)流動，由于是穩(wěn)態(tài)流動，所以在鋼管內(nèi)壁表面形成附面層，在附面層內(nèi)空氣流動的速度趨近于0米/秒，導(dǎo)致鋼管壁傳熱給空氣的熱阻大，傳遞的熱量變小。消除鋼管內(nèi)壁空氣的附面層可以使空氣在鋼管內(nèi)紊態(tài)流動，增加傳熱系數(shù)。因此在鋼管內(nèi)加裝螺旋內(nèi)插件，破壞管內(nèi)的附面層以形成紊流，提高換熱器總傳熱系數(shù)，提高傳熱效率。

本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種換熱器，其由空氣進(jìn)口天圓地方、下聯(lián)箱和兩個鋼管管束換熱集箱、空氣出口天圓地方組成，所述空氣進(jìn)口天圓地方內(nèi)、空氣出口天圓地方內(nèi)和下聯(lián)箱內(nèi)分別設(shè)置若干導(dǎo)流鋼板。