[發明專利]一種帶有擾流片的鍋爐水冷壁強化傳熱管

在審

• 申請號: 201910652113.2
• 申請日: 2019-07-18
• 公開（公告）號: CN110260292A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 肖峰;高琴;黃建榮;許秀啟;羅勇軍;曲默豐;楊冬
• 申請（專利權）人: 上海鍋爐廠有限公司;西安交通大學
• 主分類號: F22B37/10
• 分類號: F22B37/10;F28F9/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發明公開了一種帶有擾流片的鍋爐水冷壁強化傳熱管，包括管體、沿管體軸向方向布置的擾流片和沿管體軸向方向螺旋布置的內肋。其中擾流片采用不銹鋼片扭制而成，扭轉角度為90°，迎風側焊接在管體內壁，且在管體內沿軸向方向以間隔1000～1300mm的距離排布；內肋截面的形狀為非等腰梯形，且下底面與管體內壁面平滑連接，側面與下底面的夾角α為60～70°，β為20～30°。本發明采用擾流片與非等腰梯形截面內肋相配合的方式，增大了近壁面流體與主流流體之間的傳熱效率，減少了內肋背風側流體旋流的發生，即降低了局部溫度，從整體上提高了內螺紋管的傳熱性能，確保鍋爐水冷壁安全運行。

技術領域

本發明涉及鍋爐水冷壁管強化換熱領域，具體涉及到一種帶有擾流片的鍋爐水冷壁強化傳熱管。

背景技術

一次能源以煤炭為主且多為劣質煤種，其中由于發電而消耗的煤炭量占據煤炭總量的比例非常巨大。與傳統的火電技術相比，超超臨界循環流化床燃燒技術具有效率高，煤種適應性強以及污染物排放少等諸多優點而被廣泛使用。為了保證超超臨界循環流化床運行的穩定性和安全性，其水冷壁推薦采用內螺紋管來推遲膜態沸騰的發生，從而最大程度避免爆管等危險事故。

然而，傳統的超臨界鍋爐水冷壁所采用的內螺紋管的內肋截面形狀多為矩形或等腰梯形，由于內肋的旋流作用，流體在內肋的背風側存在流速降低甚至流動停滯等現象，宏觀表現為內肋背風側根部溫度明顯高于內肋頂部溫度，容易造成內螺紋管壁面局部溫度過高而發生損壞。此外，傳統的內肋僅強化了管體近壁面處的流動和換熱情況，而忽略了與中心流體之間的熱交換效率。因此，設計一種能夠避免內肋背風側根部溫度過高并提高壁面處流體與中心流體之間的傳熱效率的水冷壁內螺紋管顯得十分重要。

通過檢索，中國專利(CN202852785U)公開了一種帶有擾流片的鍋爐水冷壁強化傳熱管，包括管體和螺紋齒，螺紋齒沿著管體內壁以螺旋前進的方式布置，螺紋齒在管體橫截面上的形狀為梯形，每個螺紋齒的梯形底部至相鄰兩個螺紋齒中心線的距離限定在的范圍內，其中，P為螺紋齒的螺距，S為螺紋齒的頂寬。該專利在一定程度上減小了內螺紋管的流動阻力，但是并沒有改善內肋背風側根部局部溫度較高的問題，也沒有考慮到提高壁面附近流體與中心流體之間傳熱效率的問題。

中國專利(CN206369496U)公開了具有弧形過渡截面肋片的寬負荷帶有擾流片的鍋爐水冷壁強化傳熱管，包括管體及在管體內壁面呈螺旋狀布置的內螺紋肋片，其中內螺紋肋片截面形狀為等腰梯形，其側面與頂面和底面的連接面為弧形截面。該專利在一定程度上強化內螺紋管換熱以及減小流動阻力，但是同樣也沒有改善內螺紋管局部溫度較高以及壁面附近流體和主流流體傳熱效率的問題。

發明內容

本發明克服原有技術不足，提出一種帶有擾流片的鍋爐水冷壁強化傳熱管，采用擾流片與非等腰梯形截面內肋結構，能夠改善內肋背風側根部溫度較高的現象，提高水冷壁運行安全性，并能夠加強近壁面流體與主流流體之間的混合，提高二者之間的傳熱系數，增強傳熱能力。

本發明解決現有技術問題所采用的技術方案是：

一種含有擾流片與非等腰梯形截面內肋的帶有擾流片的鍋爐水冷壁強化傳熱管，包括管體、沿管體軸向方向布置的擾流片和沿管體軸向方向螺旋布置的內肋；所述的擾流片由片材扭制而成，多個擾流片在管體內沿軸向間隔設置，且每個擾流片的迎風與管體內壁連接；所述的內肋截面形狀為非等腰梯形。

所述的擾流片采用不銹鋼片扭制而成，扭轉角度為90°；。

所述的擾流片迎風側焊接在管體內壁，且在管體內沿軸向方向以間隔1000～1300mm的距離排布。

所述的擾流片迎風側高度a大于背風側高度b。

所述的擾流片迎風側高度a應略小于管體內徑D，背風側高度b為1/3a；。

所述的擾流片長度L為400～500mm，厚度s為3～5mm；。