[發明專利]一種加熱爐的強化傳熱管的制造方法

在審

• 申請號: 201611108384.4
• 申請日: 2016-12-06
• 公開（公告）號: CN108151570A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 劉俊杰;王國清;張利軍;周叢;楊沙沙;李曉鋒;張永剛;王紅霞
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: F28F1/40
• 分類號: F28F1/40;B22D13/02
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇;李婉婉

本發明公開了一種加熱爐的強化傳熱管的制造方法，該制造方法包括：制造第一換熱管的步驟(a1)，該第一換熱管通過離心鑄造方法制造；制造強化傳熱元件的步驟(a2)，在所述第一換熱管內壁上堆焊出沿軸向方向延伸的扭曲片(3)，以形成強化傳熱元件。本發明的強化傳熱管的第一換熱管和扭曲片并非通過靜態鑄造方法制造，而是第一換熱管用離心鑄造方法制造，之后在第一換熱管的內壁用對焊或3D打印方法制造扭曲片或者將單獨通過靜態鑄造方法制造的扭曲片焊接在第二換熱管的內壁上，與以往的管壁通過靜態鑄造方法制造的強化傳熱管相比，大大提高了整個強化傳熱管的許用應力，同時大大縮短了制造時間，延長了使用壽命。

技術領域

本發明涉及制造領域，具體地，涉及一種加熱爐的強化傳熱管的制造方法。

背景技術

在發電廠、石油化工領域，管式加熱爐是常用的設備，管式加熱爐在長周期條件下利用直接明火加熱換熱管內的氣汽體或液體。例如，裂解爐包括輻射室、對流室、燃燒器以及熱量回收系統等，其中，最主要的設備是輻射室。輻射室通過火焰或者高溫煙氣進行輻射傳熱，從而加熱換熱管內的氣體或液體。

管式加熱爐內的傳熱過程包括輻射，對流和傳導。換熱管內對流傳熱與換熱管內物料的流型關系密切，由于加熱爐中輻射傳熱強化效果不明顯，通常是從對流傳熱的角度來研究管式加熱爐的強化傳熱的過程，且主要研究換熱管內的對流傳熱。

傅立葉公式為對流傳熱的經典公式，見式(1)所示，其中q為傳熱量，A為傳熱面積，k為傳熱系數，dt/dy為溫度梯度。在由加熱爐能力決定的固定傳熱面積和由換熱管材質和燃燒器的能力決定的溫度梯度一定的條件下，最為有效的提高單位面積傳熱量的方法就是提高傳熱系數。

傳熱系數k的數值主要由邊界層熱阻來決定，普蘭特邊界層流動理論指出當實際流體沿固體壁面流動時，在流體流動主體和壁面之間存在一個流動邊界層，這個邊界層雖然很薄，但它的傳熱阻力卻非常大。通過邊界層后，由于流體處于充分的湍流狀態，熱量將會迅速傳遞到主體物流中心。因此，通過某種方式能夠減薄邊界層，將能夠有效的增加傳熱量。

為此，公開有很多種在管體內壁上設置螺旋筋的換熱管，該螺旋筋使換熱管內的流體旋轉起來，增加湍流強度，從而強化傳熱。以往的這種帶有螺旋筋的換熱管在短時間內強化傳熱的效果優異，但是隨著長時間的運行，強化傳熱效果減小。另外，現有的換熱管的管體和螺旋筋均采用精密鑄造方法一體成型，但這種精密鑄造難度相對大，需要制模等復雜工藝，耗費時間長，且形狀參數略微調整就需要重新設計新的模具。另外，通過精密鑄造方法制造的換熱管與離心鑄造的換熱管相比，力學性能有一定差距，例如，許用應力相對小，長期運行下，現有的換熱管會受到局部熱點的沖擊而造成管體局部變形，使用壽命相對短。

綜上所述，現有的換熱管由于采用精密鑄造的方法制造，從而存在許用應力相對小、制造時間長、使用壽命相對短等問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種加熱爐的強化傳熱管的制造方法，該制造方法制造時間短，通過該方法制造出的強化傳熱管在傳熱效果好、防結焦效果優異、壓降相對小的基礎上，其許用應力相對大，且使用壽命邊長。

為了實現上述目的，本發明提供一種加熱爐的強化傳熱管的制造方法，該制造方法包括：制造第一換熱管的步驟，所述第一換熱管通過離心鑄造方法制造；制造強化傳熱元件的步驟，在所述第一換熱管內壁上堆焊出沿軸向方向延伸的扭曲片，以形成強化傳熱元件。

本發明提供另一種加熱爐的強化傳熱管的制造方法，該制造方法包括：制造第一換熱管的步驟，所述第一換熱管通過離心鑄造方法制造；制造強化傳熱元件的步驟，在所述第一換熱管內壁上通過3D打印方法打印出沿軸向方向延伸的扭曲片，以形成強化傳熱元件。