专利名称：三维弧形外翅管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种热水锅炉用的传热元件，特别是一种燃油燃气间接加热式热水锅炉热网换热器传热的三维弧形外翅管。
背景技术：
热水锅炉在工业生产及日常生活中占有重要地位，目前热水供应及采暖设备有燃煤(油、气)、电、太阳能和热泵热水器等，但采用带换热器的热水锅炉供应热水及采暖仍是今后的基本热水供应及采暖方式。热水锅炉种类按燃料划分，有燃煤、燃油和燃气热水锅炉，按加热方式分有直接加热式和间接加热式热水锅炉。现有热水锅炉，大部分以燃煤为主，其热效率低，只有50～70％，能源利用率低，对环境污染严重，腐蚀及结垢现象也较为严重；现有燃油燃气热水锅炉，对环境污染小，热效率可达85％，但其一次性投资及运行管理费用过高，限制了其推广使用；现有直接加热式热水锅炉，上锅筒内水参与热网水循环，低温的热网回水直接进入锅炉底部，这样会降低炉膛温度，燃料燃烧效率明显下降，同时，尾部受热面也容易产生低温腐蚀，若水未经软化处理，腐蚀、结垢尤为严重，而软化水则需要增加水处理设备及管理费用。
现有间接加热式热水锅炉，其换热部分大多采用光滑管，换热效率低，部分采了强化传热技术以提高锅炉热效率，但采用强化传热的方法不多，在热网换热器主要采用螺旋槽管、低翅片管。上述管型均为二维强化管，在翅管根部容易形成流动死区，对流体边界层的切割和扰动作用不明显，不利于提高传热膜系数，对换热效率提高程度有限。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对用于现有间接加热式热水锅炉的热网换热器传热管的不足，提供一种三维弧形外翅管，在强化传热中既有扩展传热面积的作用，又有增大对流传热膜系数作用，还能减小传热温差损失，以提高热效率和能源利用率，降低一次性投资和运行成本。
本实用新型的三维弧形外翅管，包括基管和安装在基管表面的翅片，其特点是翅片呈弧形面，翅片在基管周向及轴向不连续。
翅片顶边呈弧形。
翅片与基管表面成45～120°角。
制造时，基管的基础上，加工成管外带周期性周向非连续三维弧形翅片的翅片管。
本实用新型的强化传热方法为①传热管外表面的三维弧形翅片沿周向非连续排列，流体沿管轴方向流动时可以进入翅片根部，翅片可以激发扰动，破坏传热边界层；而流体绕管束旋转流动时翅片顶部又对流体有剪切作用，进一步激发流体湍动，强化传热效果进一步提高；翅片的三维及间断特性，减小了传热温差热损失，从而达到理想的匹配效果。②三维翅片的间断特性，使污垢难以沉积，因此三维弧形外翅管具有优良的抗垢性能。
本实用新型用于间接式热水锅炉，间接式热锅炉的运行原理是天然气或燃油在燃烧室燃烧，火焰经过辐射放热后，从内锅筒的前段侧面转弯，通过前烟箱进入烟火管进行第三个流程的对流换热，将热量经传给锅炉壳体里的循环水，循环水升温后再将热量经安装在锅炉顶部的外热网换热器传递给外热网冷水，出水口的热水供用户使用。吸收热量的水经过了两个过程，第一是炉内的水通过内锅筒、烟管直接吸收为焰的热量后完成直接加热过程；第二是换热网换热管束内的水，通过高温炉水的传递间接得到火焰的和烟气放出的热量，完成加热的过程。三维弧形外翅管用于换热网传热管的强化传热。
本实用新型与现有热水锅炉热网换热器传热管相比有如下优点
①三维弧形外翅传热管取代现有的光滑及二维平翅传热管，能够使管外循环水在流经管表面时产生扰流，破坏其边界层，在强化传热中既有扩展换热面积的作用，又有增大对流传热膜系数的作用，还有减小传热温差热损失的作用，根据测算，由于上述因素的强化传热作用，相对于普通平翅管，可增加总传热系数的20％以上；②由于传热系数的提高，在其它传热工艺条件不变的情况下，可大幅减少传热管的面积与材耗，从而降低热水锅炉的成本，缩小热水锅炉的外型安装尺寸，或在热网换热器传热管面积不变的情况下大幅提高其传热负荷；③因锅水自成封闭系统，故锅水不用补给，消除了结垢和氧腐蚀的因素，因此锅筒不发生氧腐蚀、不结垢，不需水处理及除氧设备，采用天然气为燃料，消除了低温腐蚀因素，因此无低温腐蚀现象发生，增加锅炉的使用寿命。
图1为本实用新型三维弧形外翅管结构示意图；图2是图1的径向截面图。
具体的实施方式如图1、2所示，本实用新型包括基管1和安装在基管表面的翅片2，翅片呈弧形面，翅片在基管周向及轴向不连续。翅片顶边呈弧形。翅片与基管表面成45～120°角。制造时，基管的基础上，加工成管外带周期性周向非连续三维弧形翅片的翅片管。
本实用新型实施可用一般的板金加工技术及设备即可加工。在基管的基础上，可用不同模具的冷模滚轧的机加工方法加工而成，具体就是轧制为管外带周期性周向非连续三维弧形翅片，翅片高度、宽度及翅片间距可依具体应用情况取不同值；三维弧形外翅传热管根据操作压力、温度及工作介质可选用符合国家标准的无缝或有缝管机加工而成，材质可按国家标准选用钢、铜、铝等多种金属材料，这样便能较好地实施本实用新型。
权利要求1.一种三维弧形外翅管，包括基管和安装在基管表面的翅片，其特征在于翅片呈弧形面，翅片在基管周向及轴向不连续。
2.根据权利要求1所述的一种三维弧形外翅管，其特征在于翅片顶边呈弧形。
3.根据权利要求1或者2所述的一种三维弧形外翅管，其特征在于翅片与基管表面成45～120°角。
专利摘要本实用新型涉及一种热水锅炉用的传热元件三维弧形外翅管，一种三维弧形外翅管，包括基管和安装在基管表面的翅片，翅片呈弧形面，翅片在基管周向及轴向不连续。本实用新型结合了平翅片及锯齿管的优点，在强化传热中可扩展传热面积，减小传热温差热损失，最重要的是可破坏翅片根部的层流底层，有效增大传热膜系数，相对于平翅管，可提高传热管的总传热系数约20～40％。
文档编号F28F1/10GK2777474SQ20042009534
公开日2006年5月3日 申请日期2004年11月19日 优先权日2004年11月19日
发明者朱冬生, 蒋翔 申请人:华南理工大学