[實(shí)用新型]一種板管式空氣預(yù)熱器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720890411.1
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號(hào): CN207066203U
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程向鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 洛陽明遠(yuǎn)石化技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): F28D9/00
• 分類號(hào): F28D9/00;F28F3/08
• 代理公司: 北京志霖恒遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11435
• 代理人: 郭棟梁

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型總體上涉及石化、電力等行業(yè)加熱爐煙氣余熱回收用空氣預(yù)熱器，具體地涉及一種板管式空氣預(yù)熱器。

背景技術(shù)

管板式換熱器相對于傳統(tǒng)的管式換熱器、板式換熱器、熱管換熱器，在提高換熱效率、減小預(yù)熱器體積及重量、模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)便于后期維護(hù)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，降低了冷介質(zhì)(例如空氣)在熱介質(zhì)(例如煙氣)側(cè)的泄漏，既提高了加熱爐的熱效率，又減少了對環(huán)境的污染。

為了進(jìn)一步提高管板式換熱器的換熱效率，本實(shí)用新型的發(fā)明人已經(jīng)提出了板管式換熱器，即采用具有扁平形狀橫截面的換熱管(以下稱為“換熱板管”)的管板式換熱器(參見CN104101235A、CN204043453U和CN204924005U)。

例如，參見圖1，現(xiàn)有的板管式換熱器包括殼體1和設(shè)置在殼體1內(nèi)的多個(gè)換熱板管2。如圖1所示，多個(gè)換熱板管2具有扁平形狀的橫截面，并且在垂直于其軸向的平面中呈陣列排布，使得其橫截面的長度方向平行于煙氣進(jìn)出的方向。

然而，現(xiàn)有的管板式換熱器并非完全滿足使用需要。特別是對于用于石化、電力等行業(yè)的加熱爐煙氣余熱回收用空氣預(yù)熱器，人們還希望進(jìn)一步提高換熱效率以及縮小空氣預(yù)熱器體積。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種板管式空氣預(yù)熱器，其通過改進(jìn)換熱板管的排布方式，進(jìn)一步強(qiáng)化煙氣擾動(dòng)，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，提供了一種板管式空氣預(yù)熱器，其包括：殼體，其包括在第一方向上相對設(shè)置的兩個(gè)安裝板，所述安裝板上分別形成有多個(gè)空氣通孔，所述殼體還包括在與所述第一方向垂直的第二方向上相對設(shè)置的兩個(gè)側(cè)面，所述側(cè)面上開設(shè)有煙氣通孔；和多個(gè)換熱板管，各自具有扁平形狀的橫截面，每一個(gè)換熱板管的兩端分別密封連接至所述兩個(gè)安裝板上的對應(yīng)的空氣通孔，其中，所述多個(gè)換熱板管排布為使得其中至少一個(gè)換熱板管的橫截面的長度方向與所述第二方向成角度α，0°＜α≤60°。優(yōu)選，所述角度α≤30°。

本發(fā)明的技術(shù)原理是基于強(qiáng)化傳熱技術(shù)中的場協(xié)同原理。場協(xié)同原理指出對流換熱的強(qiáng)度不僅取決于流體與固體壁面之間的溫差、流動(dòng)速度和流體熱物理及輸運(yùn)性質(zhì),而且還取決于流體速度矢量與熱流量間的矢量夾角大小，在本發(fā)明中即為煙氣流動(dòng)的速度矢量和煙氣與空氣的溫度梯度矢量的夾角。在不改變流體物性的前提下，可以通過提高流體的流動(dòng)速度強(qiáng)化傳熱，但更有效的措施是減小流動(dòng)速度矢量與溫度梯度矢量之間的夾角。本發(fā)明中，將換熱板管傾斜布置，使得垂直于換熱板管壁面的溫度梯度矢量方向也隨之改變，溫度梯度矢量方向與換熱板管外的介質(zhì)速度矢量方向的夾角減小，換熱系數(shù)提高。在相同雷諾數(shù)下，換熱因子隨著換熱板管傾斜角度的增大先增大后減少，換熱系數(shù)在增大減小的過程中都為線性關(guān)系，在換熱板管傾斜角度60°時(shí)達(dá)到最大值(換熱系數(shù)提高15％)。同時(shí)阻力系數(shù)隨換熱板管傾斜角度的增大而增大，在增加過程中，壓力損失(表現(xiàn)為氣體壓力降)為指數(shù)關(guān)系，換熱板管傾斜角度60°時(shí)，壓力損失增加一倍左右。換熱板管傾斜角度30°時(shí)，煙氣側(cè)換熱系數(shù)提高約8％，壓降增加約25％(單模塊數(shù)值從100Pa上升至125Pa)。從工程實(shí)用性角度來看，傾斜角度小于或等于60°是可以接受的，優(yōu)選是小于或等于30°。

在一些示例中，所述多個(gè)換熱板管排布為使得其中至少另一個(gè)換熱板管的橫截面的長度方向與所述第二方向成角度β，β≠α。所述角度β可以與所述角度α大小相同，方向相反。或者，所述角度β＝0。

優(yōu)選，所述多個(gè)換熱板管排布為多個(gè)列，每一列包括沿垂直于所述第一和第二方向的第三方向排列的若干個(gè)換熱板管，且每一列中的換熱板管的橫截面的長度方向與所述第二方向所成的角度相同。

優(yōu)選，沿所述第二方向彼此相鄰的任意兩個(gè)換熱板管以其橫截面的長度方向上的端部首尾相連的方式排布。

優(yōu)選，沿所述第二方向彼此相鄰的任意兩個(gè)換熱板管之間的間距小于或等于所述橫截面的寬度。

在一些示例中，至少兩個(gè)相鄰列的所述角度大小相同，方向相反。

在一些示例中，每兩個(gè)相鄰列的所述角度均大小相同，方向相反。

優(yōu)選，所述多個(gè)換熱板管的軸向平行于所述第一方向。

可選地，所述換熱板管的橫截面由相對的兩條長邊和相對的兩條短邊圍合而成，兩條長邊為直線且相互平行，兩條短邊為直線、曲線、或直線與曲線的組合。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的板管式空氣預(yù)熱器通過改變換熱板管的排布方式，有利地強(qiáng)化煙氣的擾動(dòng)，從而提供了換熱效率。此外，換熱效率的提高，允許人們根據(jù)需要減小空氣預(yù)熱器的體積。