[其他]高溫換熱器的陶瓷傳熱管組合件

無效

• 申請號: 87200709
• 申請日: 1987-01-13
• 公開（公告）號: CN87200709U
• 公開（公告）日: 1988-04-13
• 發明（設計）人: 楊季沅;陳匡民;蔣維;付式錕;王澤芬;張世金
• 申請（專利權）人: 成都科技大學
• 主分類號: F28F21/04
• 分類號: F28F21/04;F28F1/00
• 代理公司: 成都科技大學專利代理事務所
• 代理人: 王崇明,呂建平

本實用新型涉及一種換熱器傳熱管，特別是涉及一種用于高溫換熱器的陶瓷組合式傳熱管。

在工業生產中，高溫工業爐排放的煙氣溫度一般為900℃～1300℃，其所含能量占燃料總能量的45％以上，如何有效地回收這部分高位能源，是當今工業爐節能研究的重要課題，目前所用的回收方式主要有三種，第一種是采用切換式蓄熱器，雖然結構簡單，可節約一次能源，但效率極低，設備龐大，且有空氣與煙氣的交叉污染；第二種是采用余熱鍋爐，雖然效率高，但不能節約一次能源，能源利用不夠合理，而且煙氣量不大時，效率也不高；第三種是用金屬回熱器，但又受到使用溫度的限制，一般不銹鋼回熱器的使用溫度不得高于800℃，高鎳鉻耐熱鋼回熱器也只能承受1050℃的溫度，況且造價昂貴。

為了回收這一部分品位高，且數量大的一次能源，世界各國都投入大量的人力和物力進行研究，以期滿意地解決這一長期存在的課題。美國海牙（HAGUE）國際公司成功地研制出了陶瓷高溫換熱器，為這一課題的解決率先作出了貢獻。但是該換熱器的關鍵部件，即陶瓷傳熱管組合件仍存在一些令人失望的缺陷，如管端接頭和進出口管板接頭頸部通道尺寸小，流體阻力大，換熱能力低。又如傳熱管的支承僅僅是靠管端接頭與六方接頭之間的摩擦力，一旦彈簧失效，就會造成傳熱管脫落損壞，且密封性差。又如碳化硅傳熱管澆鑄口沿管長布置，澆鑄口部位材質疏松，管子橫截面形狀不對稱，在高溫燒結和急速升降溫條件下，易出現裂紋，成品率低，使用壽命短，因此至今尚未形成批量商業產品。

本實用新型是對該傳熱管組合件的改進，本實用新型所提出的技術方案較園滿地解決了上述存在的問題。本實用新型的目的就是為了提供一種理想的新型陶瓷傳熱管組合件。由本實用新型組裝成的換熱器具有流體阻力小，熱效率高；密封性能好，使用安全可靠，降低了維修工作量；材質均勻，成品率高和使用壽命長。

本實用新型可以這樣實現，在傳熱管的兩端配置管端接頭，管端接頭的另一端與六方接頭相接，六方接頭的另一端與進出口端凸曲面接頭相接，從而形成傳熱管組合件，傳熱管組合件的內孔直徑應趨向一致，一般要求內孔直徑的最大值與最小值之比為1～1.2。當然傳熱管組合件的內孔直徑一致則更好。這樣管內的流體流動的阻力大為降低，傳熱管的傳熱效率相應地大為提高。

對于以上所說的傳熱管組合件，管端接頭與六方接頭的連接可以采取承插式連接，其連接面的一方由凸曲面和圓柱面構成，另一方由凸曲面和圓柱孔面構成。如果連接面的一方由球面和圓柱面構成，另一方由圓錐孔和圓柱孔面構成則為更好。采用這種結構，在換熱器長期使用后，彈簧失效，也不會造成傳熱管脫落損壞，并且還能保持良好的密封性能。當然，最好是六方接頭一側的相接面設計成圓錐孔面加圓柱孔面，而管端接頭一側的相接面設計成球面加圓柱面。

對于以上所說的傳熱管組合件中的傳熱管，其澆鑄口是設在管端的，而不是沿管長布置。所得到的傳熱管質地均勻，幾何形狀規則對稱。在溫度急劇變化的情況下，管子能均勻地膨脹或收縮，增強了抗熱沖擊的能力，因此傳熱管的成品率高，使用壽命長。

本實用新型不僅適用于以碳化硅為材料的傳熱管，而且也適用于以其它耐熱陶瓷和類似非金屬為材料的傳熱管。

由于本實用新型提供的傳熱管組合件在結構上的創新，在工業實驗測試中顯示出了多方面的優越性。在1000℃的高溫下，用常溫流水急冷，再進入1000℃的高溫爐內升溫，反復20次未出現裂紋。由本實用新型組裝成的換熱器，與美國海牙（HAGUE）國際公司生產的陶瓷高溫換熱器比較，整臺裝置的流體流動阻力下降30％左右，處理能力提高20％以上，安全運行時間長，減少了維修次數和費用。

由本實用新型提供的傳熱管組合件組裝成的換熱器，具有耐高溫（可在1400℃高溫下長期使用），耐腐蝕，換熱效率高，結構緊湊，熱容量大，無空氣交叉污染等優點，可用于各種工業爐灶排放的800℃～1400℃高溫煙氣中直接回收高位熱能，節能效果顯著，燃料節約率達20～40％。本實用新型所用的碳化硅材料是由成都科技大學化機教研室研制的。成都科技大學化機教研室擁有從材料的配方，碳化硅傳熱管的澆鑄工藝，到換熱器的設計制造等完整技術，可向用戶提供良好的服務。

下面結合附圖說明，給出本實用新型的一個實施例。

圖1是由本實用新型組裝成的換熱器示意圖。

圖2是本實用新型所提供的碳化硅傳熱管組合件結構圖。圖中（1）是出口管，插入到進出口端半球面接頭（3）的內孔中。（2）是出口端固定管板，用來承受彈簧（8）傳來的壓緊力，以及與進口端固定管板（9）和換熱器殼體一起用來封閉管間氣體。進出口端半球面接頭（3）的連接面與六方接頭（4）的連接面相配形成球面付，即可保證自動對中。當由本實用新型組裝成的換熱器，六方接頭就可自然地形成一個平行于固定管板而又可獨自軸向移動的活動管板，用來降低金屬固定管板的溫度和消除由于傳熱管受熱不均產生的熱應力。六方接頭（4）的另一端與管端接頭（5）相接，六方接頭一側的連接面由圓錐孔面和圓柱孔面構成，管端接頭一側的連接面由球面和圓柱面構成，這種結構即可保持自動對中的作用，又可防止傳熱管脫落損壞的作用。傳熱管（6）的兩端分別與管端接頭（5）相接，傳熱管直接插入到管端接頭的內孔中。在傳熱管的組合件中，任何兩個另件的連接面之間都設有密封墊（10），（7）是彈簧座，（8）是彈簧。