非中心對稱h型翅片管及其翅片管換熱管束的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非中心對稱H型翅片管及其翅片管換熱管束，翅片管包括基管部和翅片部，基管部包括至少一根基管，翅片部包含若干沿基管軸向以預(yù)定間距焊接在基管的外壁上的翅片組，每個翅片組包含兩片位于至少一根基管兩側(cè)的四邊形翅片，每片翅片通過內(nèi)側(cè)的凹槽與基管外壁相連接，兩片翅片處于同一平面上，相互之間留有大于或等于零的間隙，或呈連接狀態(tài)；四邊形翅片位于迎風(fēng)側(cè)部分面積大于位于背風(fēng)側(cè)部分面積；由于翅片位于迎風(fēng)側(cè)的換熱性能優(yōu)于背風(fēng)側(cè)的換熱性能，且迎風(fēng)側(cè)部分比背風(fēng)側(cè)部分更不容易產(chǎn)生氣流分離、渦流和積灰現(xiàn)象；故本發(fā)明整體換熱性能得到提高，迎風(fēng)側(cè)不會產(chǎn)生積灰現(xiàn)象，且背風(fēng)側(cè)的積灰總量減少，不僅適合于燃油燃?xì)獾臒煔鈴?qiáng)化換熱，更適合于含灰氣流煙氣的強(qiáng)化換熱。
【專利說明】非中心對稱H型翅片管及其翅片管換熱管束

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種H型翅片管，具體涉及一種非中心對稱H型翅片管及其翅片管換熱管束，適用于能源、石油、化工、冶煉等行業(yè)的各種類型的換熱設(shè)備及加熱設(shè)備中。

【背景技術(shù)】
[0002]能源是經(jīng)濟(jì)和社會進(jìn)步的重要基礎(chǔ)，隨著我國能源消耗的持續(xù)攀升，諸多社會和環(huán)境問題日益凸顯，節(jié)能減排已經(jīng)成為我國經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的一項長遠(yuǎn)方針和戰(zhàn)略決策，也是一項極為緊迫的任務(wù)。
[0003]換熱器是鍋爐等動力設(shè)備的重要組成部件。解決換熱器的強(qiáng)化換熱、積灰磨損等問題，對于提高能源的利用效率、換熱器的使用壽命至關(guān)重要。
[0004]采用翅片以增加換熱面積，是強(qiáng)化換熱的有效方法之一。由此，人們開發(fā)出H型翅片管O
[0005]H型翅片管，亦稱H型鰭片管，在方形翅片管的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，是把兩片中間帶有圓弧的矩形鋼片對稱地與光管焊接在一起形成的翅片管，因其正面形狀與字母“H”相似，故稱為H型翅片管。H型翅片管的翅化系數(shù)較高，傳熱性能較好，且具有較強(qiáng)的自清灰能力，因此可以有效的減小換熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)，減少積灰磨損，減小流動阻力，提高換熱能力，被廣泛應(yīng)用于余熱鍋爐、電站鍋爐及各種工業(yè)換熱器中。
[0006]在傳統(tǒng)的H型翅片管中，每個翅片組關(guān)于與其連接的基管軸線中心對稱，翅片位于迎風(fēng)側(cè)和背風(fēng)側(cè)的形狀和面積均相同。
[0007]實際生產(chǎn)實踐中，進(jìn)入換熱器的煙氣中往往攜帶了大量細(xì)小的固體顆粒物，稱為飛灰。當(dāng)煙氣在H型翅片管束中流動時，會在翅片管背風(fēng)側(cè)出現(xiàn)明顯的氣流分離和回流區(qū)。迎風(fēng)側(cè)煙氣流和基管及翅片的接觸面積大于背風(fēng)側(cè)，而易發(fā)生氣流分離的背風(fēng)側(cè)翅片換熱性能較低，容易產(chǎn)生積灰現(xiàn)象。由于積灰的導(dǎo)熱系數(shù)很低，隨著積灰程度的增加，翅片管的換熱性能進(jìn)一步惡化，換熱器的運行經(jīng)濟(jì)性大幅降低，甚至還會出現(xiàn)換熱設(shè)備堵塞等嚴(yán)重后果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種非中心對稱H型翅片管及其翅片管換熱管束，提高H型翅片管的傳熱性能，減輕H型翅片管的積灰現(xiàn)象，減少換熱設(shè)備的材料消耗。
[0009]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案:
[0010]一種非中心對稱H型翅片管，包括基管部I和翅片部2，所述基管部I包含至少一根基管，所述翅片部2為若干沿基管軸向以預(yù)定間距連接在基管的外壁上的翅片組，其中每個翅片組包含兩片位于至少一根基管兩側(cè)的四邊形翅片，每片翅片內(nèi)側(cè)設(shè)置有與基管的外壁相吻合的凹槽，翅片通過凹槽與基管外壁相連接，兩片翅片處于與基管軸線垂直的同一平面上，相互之間留有大于或等于零的間隙，或呈連接狀態(tài)；所述翅片組與基管組成的整體沿基管徑向斷面呈H型；當(dāng)基管數(shù)量為一根時，取通過與翅片組相連接的基管軸線，且垂直于煙氣來流方向的平面為分界面，將四邊形翅片分為迎風(fēng)側(cè)部分和背風(fēng)側(cè)部分；當(dāng)基管數(shù)量為兩根及以上時，取一條與各基管軸線平行且與首尾兩基管軸線距離相等的直線為輔助線，過該輔助線取垂直于煙氣來流方向的平面為分界面，將四邊形翅片分為迎風(fēng)側(cè)部分和背風(fēng)側(cè)部分；所述迎風(fēng)側(cè)部分的翅片面積大于背風(fēng)側(cè)部分的翅片面積。
[0011]所述基管形狀呈圓狀，橢圓狀和扁管狀中的任意一種。
[0012]所述每相鄰兩翅片組之間相互平行。
[0013]所述翅片組包含的兩片翅片之間的間隙小于基管外徑。
[0014]所述翅片的形狀為矩形、平行四邊形、梯形或不規(guī)則四邊形，其中平行四邊形、梯形或不規(guī)則四邊形翅片金屬分布更趨近于基管，翅片效率更高，當(dāng)翅片形狀為平行四邊形、梯形或不規(guī)則四邊形時，翅片短邊與煙氣來流方向在45°?90°范圍變化。
[0015]所述翅片組與基管之間的連接方式為閃光對接焊或釬焊。
[0016]所述與每個翅片組相連的基管數(shù)目為2時表現(xiàn)為非中心對稱雙H型翅片管的形式。
[0017]所述每組翅片的迎風(fēng)側(cè)部分的翅片面積與背風(fēng)側(cè)部分的翅片面積之比η的范圍為:1<η<2ο
[0018]一種翅片管換熱管束，由上述所述的多根非中心對稱H型翅片管組成，所述多根非中心對稱H型翅片管的排列方式為順列布置，錯列布置，以及不等間距布置中的任意一種。
[0019]和現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有如下優(yōu)勢:
[0020]本發(fā)明所提供的非中心對稱H型翅片管中，翅片在迎風(fēng)側(cè)部分的面積大于其在背風(fēng)側(cè)部分的面積。當(dāng)煙氣在H型翅片管束中流動時，會在翅片管背風(fēng)側(cè)出現(xiàn)明顯的氣流分離和回流區(qū)。迎風(fēng)側(cè)煙氣流和基管及翅片的接觸面積大于背風(fēng)側(cè)，而易發(fā)生氣流分離的背風(fēng)側(cè)翅片換熱性能較低，容易產(chǎn)生積灰現(xiàn)象。由于本發(fā)明所提供的非中心對稱H型翅片管中，翅片在迎風(fēng)側(cè)部分的面積大于其在背風(fēng)側(cè)部分的面積。故在翅片面積相同并使用同樣基管束的情況下，本發(fā)明提供的非中心對稱H型翅片管，相對于傳統(tǒng)的中心對稱的H型翅片管，有更大的翅片面積位于換熱性能好且不易產(chǎn)生積灰的迎風(fēng)側(cè)。使換熱器總體的換熱性能得到提高，且積灰量減少。
[0021]對于總換熱量固定的換熱設(shè)備，采用本發(fā)明提供的非中心對稱H型翅片管代替?zhèn)鹘y(tǒng)H型翅片管，可以大大減少設(shè)備的體積和鋼材消耗，而非中心對稱的新型H型翅片管的制造工藝難度和傳統(tǒng)H型翅片管相仿，故換熱設(shè)備的制造總成本也相應(yīng)下降。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明實施例一的主視圖。
[0024]圖3為本發(fā)明實施例一的俯視圖。
[0025]圖4為本發(fā)明實施例一的左視圖。
[0026]圖5為本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖6為本發(fā)明實施例二的主視圖。
[0028]圖7為本發(fā)明實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖8為本發(fā)明實施例三的主視圖。
[0030]圖9為本發(fā)明實施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖10為本發(fā)明實施例四的主視圖。
[0032]圖11為本發(fā)明實施例五的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖12為本發(fā)明實施例五的主視圖。

【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0035]實施例一
[0036]圖1為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，翅片的形狀為矩形，基管數(shù)量為一根。
[0037]如圖1所示，非中心對稱H型翅片管包括基管部I和翅片部2。基管部I內(nèi)有流動的換熱工質(zhì)。翅片部2包含多個由左四邊形翅片2a和右四邊形翅片2b組成的翅片組，翅片組相互平行并以一定間距沿基管部I的軸向布置在基管部I的外壁上。
[0038]圖2為本發(fā)明實施例一的主視圖。
[0039]取通過基管I軸線，且垂直于煙氣來流方向的平面Ω為分界面，將左四邊形翅片2a分為左迎風(fēng)側(cè)部分2aa和左背風(fēng)側(cè)部分2ab，右四邊形翅片2b分為右迎風(fēng)側(cè)部分2ba和右背風(fēng)側(cè)部分2bb，其中左迎風(fēng)側(cè)部分2aa的面積大于左背風(fēng)側(cè)部分2ab的面積，右迎風(fēng)側(cè)部分2ba的面積大于右背風(fēng)側(cè)部分2bb的面積。左迎風(fēng)側(cè)部分2aa與右迎風(fēng)側(cè)部分2ba的面積之和記作Sa，左背風(fēng)側(cè)部分2ab與右迎風(fēng)側(cè)部分2bb的面積之和記作Sb，則3￡1與S b之比η的范圍為:1<η<2ο
[0040]圖3為本發(fā)明實施例一的俯視圖。
[0041]圖4為本發(fā)明實施例一的左視圖，可見翅片在迎風(fēng)側(cè)部分的長度長于背風(fēng)側(cè)部分的長度。
[0042]本發(fā)明所涉及的非中心對稱H型翅片管并不僅僅限定于實施例一中翅片為矩形的情況，翅片形狀還可以是梯形、平行四邊形等任意四邊形，但翅片在迎風(fēng)側(cè)部分的面積仍應(yīng)大于其位于背風(fēng)側(cè)部分的面積。如圖5、6中所示的本發(fā)明實施例二，圖7、8中所示的本發(fā)明實施例三，圖9、10中所示的本發(fā)明實施例四。
[0043]實施例二
[0044]圖5為本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖，翅片形狀為梯形，圖6為本發(fā)明實施例二的主視圖。翅片短邊與煙氣來流方向在45°?90°范圍變化。
[0045]實施例三
[0046]圖7為本發(fā)明實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖，翅片形狀為直角梯形，圖8為本發(fā)明實施例三的主視圖。翅片位于迎風(fēng)側(cè)短邊與煙氣來流方向在45°?90°范圍變化。
[0047]實施例四
[0048]圖9為本發(fā)明實施例四的結(jié)構(gòu)示意圖，翅片形狀為平行四邊形，圖10為本發(fā)明實施例四的主視圖。翅片短邊與煙氣來流方向在45°?90°范圍變化。
[0049]實施例五
[0050]本發(fā)明所涉及的非中心對稱H型翅片管中，與每組翅片相連的基管數(shù)目還可以大于1，當(dāng)為兩根時，表現(xiàn)為雙H型翅片管的形式。圖11即為本發(fā)明實施例五中非中心對稱雙H型翅片管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0051]如圖11所示，非中心對稱雙H型翅片管包括基管部I和翅片部2。基管部I包括第一基管Ia和第二基管lb，第一基管Ia和第二基管Ib內(nèi)有流動的換熱工質(zhì)。翅片部2包含多個由左四邊形翅片2a和右四邊形翅片2b組成的翅片組，翅片組相互平行并以一定間距沿基管部I的軸向布置在基管部I的外壁上。
[0052]圖12為本發(fā)明實施例五的主視圖。
[0053]取與基管第一 Ia軸線和第二基管Ib軸線平行，且與第一基管Ia軸線和第二基管Ib軸線距離相等的直線α。過直線α取垂直于煙氣來流方向的平面Ω為分界面，將左四邊形翅片2a分為左迎風(fēng)側(cè)部分2aa和左背風(fēng)側(cè)部分2ab，右四邊形翅片2b分為右迎風(fēng)側(cè)部分2ba和右背風(fēng)側(cè)部分2bb，其中左迎風(fēng)側(cè)部分2aa的面積大于左背風(fēng)側(cè)部分2ab的面積，右迎風(fēng)側(cè)部分2ba的面積大于右背風(fēng)側(cè)部分2bb的面積。右迎風(fēng)側(cè)部分2ba的面積與右背風(fēng)側(cè)部分2bb的面積之比η的范圍為:1〈η〈2。
[0054]同樣，非中心對稱雙H型翅片管的翅片形狀也可以是梯形、平行四邊形或不規(guī)則四邊形，四邊形翅片短邊和煙氣來流方向在45°?90°范圍變化。
【權(quán)利要求】
1.一種非中心對稱H型翅片管，其特征在于:包括基管部(I)和翅片部(2)，所述基管部(I)包含至少一根基管，所述翅片部(2)為若干沿基管軸向以預(yù)定間距連接在基管的外壁上的翅片組，其中每個翅片組包含兩片位于至少一根基管兩側(cè)的四邊形翅片，每片翅片內(nèi)側(cè)設(shè)置有與基管的外壁相吻合的凹槽，翅片通過凹槽與基管外壁相連接，兩片翅片處于與基管軸線垂直的同一平面上，相互之間留有大于或等于零的間隙，或呈連接狀態(tài)；所述翅片組與基管組成的整體沿基管徑向斷面呈H型；當(dāng)基管數(shù)量為一根時，取通過與翅片組相連接的基管軸線，且垂直于煙氣來流方向的平面為分界面，將四邊形翅片分為迎風(fēng)側(cè)部分和背風(fēng)側(cè)部分；當(dāng)基管數(shù)量為兩根及以上時，取一條與各基管軸線平行且與首尾兩基管軸線距離相等的直線為輔助線，過該輔助線取垂直于煙氣來流方向的平面為分界面，將四邊形翅片分為迎風(fēng)側(cè)部分和背風(fēng)側(cè)部分；所述迎風(fēng)側(cè)部分的翅片面積大于背風(fēng)側(cè)部分的翅片面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非中心對稱H型翅片管，其特征在于:所述基管形狀呈圓狀，橢圓狀和扁管狀中的任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非中心對稱H型翅片管，其特征在于:所述每相鄰兩翅片組之間相互平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非中心對稱H型翅片管，其特征在于:所述翅片組包含的兩片翅片之間的間隙小于基管外徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非中心對稱H型翅片管，其特征在于:所述翅片的形狀為矩形、平行四邊形、梯形或不規(guī)則四邊形，其中平行四邊形、梯形或不規(guī)則四邊形翅片金屬分布更趨近于基管，翅片效率更高，當(dāng)翅片形狀為平行四邊形、梯形或不規(guī)則四邊形時，翅片短邊與煙氣來流方向在45°?90°范圍變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非中心對稱H型翅片管，其特征在于:所述翅片組與基管之間的連接方式為閃光對接焊或釬焊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非中心對稱H型翅片管，其特征在于:所述與每個翅片組相連的基管數(shù)目為2時表現(xiàn)為非中心對稱雙H型翅片管的形式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非中心對稱H型翅片管，其特征在于:所述每組翅片的迎風(fēng)側(cè)部分的翅片面積與背風(fēng)側(cè)部分的翅片面積之比η的范圍為:1〈η〈2。
9.一種翅片管換熱管束，其特征在于:由權(quán)利要求1至8任一項所述的多根非中心對稱H型翅片管多根組成，所述多根非中心對稱H型翅片管的排列方式為順列布置，錯列布置，以及不等間距布置中的任意一種。
【文檔編號】F28F1/32GK104501639SQ201410804377
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月19日
【發(fā)明者】趙欽新, 潘佩媛, 王云剛, 何雅玲, 陳曉露, 陳衡 申請人:西安交通大學(xué)