夹层径向相变抑制传热管器件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热交换器的传热领域，特别是涉及一种夹层径向相变抑制传热管器件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]目前在石油、化工、冶金、火力发电等各个领域，涉及到燃烧炉或锅炉的余热回收与综合利用等节能改造，需要大量的空气预热器和余热锅炉，常规所用的空气预热器为翅片管式气气热交换器(也称为省煤器)，管外走清洁空气，管内走烟气，由于烟气温度高，含有大量水蒸气及二氧化硫等气体，烟气通过换热器的换热管，将热量通过管壁和外壁上的翅片传导给流经外壁的冷空气，冷空气升温，烟气降温，通常通过换热管的烟气温度降低较大，且因热负荷的变动，很难控制烟气排放温度在露点以上，因此容易在管壁上结露形成酸性液体，腐蚀管体材料，再加上热应力等而使设备很快损坏，且容易使烟气与空气混合，造成燃烧效率的降低，难以达成节能降耗的目的。对于余热锅炉，翅片管外走烟气，管内通水，若因烟气控温的困难，使管体材料腐蚀，而导致漏水等事故。为了解决这些问题，国内也开始大量使用热管换热器来代替翅片管式气气热交换器，通常使用的是钢水热管，由于烟气温度在300?500摄氏度，而钢水热管的工作温度超过250摄氏度，内部压力高达40个大气压，因此常常出现爆管现象，同时钢水热管在高温时，水与钢发生反应而产生氢气，使热管逐渐失效，因此热管余热回收的气气热交换器通常在I?2年就要更换热管，热管换热器成本高，体积大，寿命短，因此急需开发一种传热速率快、均温性能好、结构简单、使用方便、体积小、重量轻、安全可靠的高效传热器件。
【发明内容】
[0003]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种夹层径向相变抑制传热管器件及其制造方法，用于解决现有技术中采用翅片管作为热交换器件的烟气-空气热交换器，因导热性能和温度均匀性差，温差大，控温困难而造成的烟气结露腐蚀问题；以及采用热管作为热交换部件而导致的结构复杂，体积大，成本高，热管在高温下容易失效和爆管，使用寿命短等问题。
[0004]为实现上述目的，本发明提供一种夹层径向相变抑制传热管器件，所述夹层径向相变抑制传热管器件包括:外套管、内套管及密封结构；
[0005]所述外套管套置于所述内套管外围，所述外套管与所述内套管之间形成有间隙结构，所述间隙结构内填充有工作介质；
[0006]所述外套管上设有至少一道第一沟槽，所述内套管上设有至少一道第二沟槽；所述第一沟槽与所述第二沟槽对应设置；
[0007]所述密封结构位于所述外套管及所述内套管的两端，且固定于所述外套管与所述内套管之间，以将所述外套管及所述内套管固定，并将所述间隙结构密封。
[0008]作为本发明的夹层径向相变抑制传热管器件的一种优选方案，所述密封结构包括封堵头。
[0009]作为本发明的夹层径向相变抑制传热管器件的一种优选方案，所述密封结构包括封堵头及充装封头；所述封堵头与所述充装封头分别位于所述外套管及所述内套管的两端。
[0010]作为本发明的夹层径向相变抑制传热管器件的一种优选方案，所述充装封头内设有充装孔，所述充装孔沿所述内套管及所述外套管的轴向贯穿所述充装封头；所述充装封头内设有充装孔堵头以封堵所述充装孔。
[0011]作为本发明的夹层径向相变抑制传热管器件的一种优选方案，所述密封结构包括第一端及第二端；所述第一端的厚度小于或等于所述间隙结构的宽度，所述第二端的厚度大于所述间隙结构的宽度；所述第一端固定于所述外套管及所述内套管之间。
[0012]作为本发明的夹层径向相变抑制传热管器件的一种优选方案，所述第一沟槽位于所述外套管的外壁上，且所述第一沟槽的长度方向沿所述外套管的周向延伸，并环绕所述外套管一周；所述第二沟槽位于所述内套管的外壁上，且所述第二沟槽的长度方向沿所述内套管的周向延伸，并环绕所述内套管一周。
[0013]作为本发明的夹层径向相变抑制传热管器件的一种优选方案，所述第一沟槽的深度及所述第二沟槽的深度均为0.5mm?1.5mm ;所述第一沟槽的最大宽度及所述第二沟槽的最大宽度均为3mm?7mm。
[0014]作为本发明的夹层径向相变抑制传热管器件的一种优选方案，所述外套管的外壁上设有轴向散热翅片。
[0015]作为本发明的夹层径向相变抑制传热管器件的一种优选方案，所述外套管的外壁上设有径向散热翅片。
[0016]作为本发明的夹层径向相变抑制传热管器件的一种优选方案，所述外套管及所述内套管均为变径管。
[0017]作为本发明的夹层径向相变抑制传热管器件的一种优选方案，所述外套管与所述内套管同轴分布。
[0018]作为本发明的夹层径向相变抑制传热管器件的一种优选方案，所述外套管与所述内套管均为耐高温不锈钢管。
[0019]作为本发明的夹层径向相变抑制传热管器件的一种优选方案，位于所述外套管及所述内套管两端的所述密封结构的中心线位于同一轴心线上。
[0020]本发明还提供一种夹层径向相变抑制传热管器件的制造方法，所述制造方法包括:
[0021]提供具有不同内径的外套管及内套管，将所述外套管套置于所述内套管外围，所述外套管与所述内套管之间形成间隙结构；
[0022]使用封堵头将所述间隙结构的一端封堵；
[0023]使用设有充装孔的充装封头将所述间隙结构的另一端封堵；
[0024]通过所述充装孔向所述间隙结构内充入工作介质；
[0025]使用充装孔堵头将所述充装孔封堵，以将注入有工作介质的间隙结构密封。
[0026]如上所述，本发明的夹层径向相变抑制传热管器件及其制造方法，具有以下有益效果:
[0027]1.采用夹层套管式结构且套管内充装工作介质，提高了传热期间的快速导热特性和均温性能，增大了传热器件的外表面积。
[0028]2.外套管套置于内套管外围，并将两端封堵以在外套管与内套管之间形成封闭空间，并在封闭空间内充入工作介质，又所述外套管及内套管均为耐高温不锈钢管或锅炉钢，提高了传热管器件的结构强度和可靠性，以及使用的方便性(与普通管子的结构类似，有管内和管外构成)；
[0029]3.外套管及内套管上设置有沟槽，所述沟槽可以缓解或消除传热管器件本身以及传热管器件与热交换器管板之间的热膨胀应力问题，可以避免管子热胀冷缩造成固定管子两端的管板破损，减少设备的损坏；
[0030]4.外套管的外壁上设有散热翅片，增大了外套管的换热面积，提高了换热效率；
[0031]5.外套管及内套管均为变径管，可以扩大其应用范围和增强其换热强度。
【附图说明】
[0032]图1显示为本发明实施例一中提供的夹层径向相变抑制传热管器件的结构示意图。
[0033]图2显示为图1中A区域的局部放大图。
[0034]图3显示为图1中B区域的局部放大图。
[0035]图4显示为图1中沿CC方向的剖面结构示意图。
[0036]图5显示为本发明实施例二中提供的夹层径向相变抑制传热管器件的结构示意图。
[0037]图6显示为图5的左视图。
[0038]图7显示为本发明实施例三中提供的夹层径向相变抑制传热管器件的结构示意图。
[0039]图8显示为图7的左视图。
[0040]图9显示为本发明实施例四中提供的夹层径向相变抑制传热管器件的结构示意图。
[0041]图10显示为本发明实施例五中提供的夹层径向传热器件的制造方法的流程图。
[0042]元件标号说明
[0043]I外套管
[0044]11 第一沟槽
[0045]2工作介质
[0046]3内套管
[0047]31 第二沟槽
[0048]4 封堵头
[0049]5充装孔
[0050]6充装孔堵头
[0051]7充装封头
[0052]8轴向散热翅片
[0053]9径向散热翅片