一种防止套管开裂并降低流阻的换热器装置的制作方法

本发明涉及热能工程技术领域，具体涉及一种防止套管开裂并降低流阻的换热器装置。

背景技术：

套管换热器的管内为低温空气，管外与高温烟气接触，外管一端焊有半圆形封头，由于管内外空气与高温烟气温差大，产生较大的热应力，致使其容易开裂。且管内空气冲击圆形封头底部后折向上流动，造成很大阻力。为了解决这一问题，设计了一种制造简单、能有效防止套管换热器开裂，降低流阻的装置，从而延长换热器使用寿命，减少动力消耗的效果。

技术实现要素：

本发明针对上述技术问题，提出一种防止套管开裂并降低流阻的换热器装置。

为达到以上目的，通过以下技术方案实现的：

一种防止套管开裂并降低流阻的换热器装置，包括：空气进口集箱，热空气出口集箱，空气内管，空气外管和凸心封头；

空气进口集箱一侧设置有用于向空气进口集箱内部腔室注入空气的空气进口装置；

空气内管数量大于等于1个，设置于空气进口集箱下端面，空气内管上端开口与空气进口集箱的内部腔室连通；

热空气出口集箱设置于空气进口集箱下端，一侧设置有与热空气出口集箱内部腔室连通用于排出内部热空气的空气出口装置；

空气外管数量与空气内管的数量相同，空气外管设置于热空气出口集箱下端面，空气外管顶部开口与热空气出口集箱内部腔室连通，且空气外管的中心轴线的延伸方向与空气内管中心轴线的延伸方向一致；

其中，空气外管的管腔内径大于空气内管的管腔内径；空气内管管体纵向穿过热空气出口集箱伸入空气外管内部，即空气内管与空气外管之间间隙形成环腔；

凸心封头数量与空气外管的数量相同，且封堵于空气外管末端，其中凸心封头内部设置有球面环形流槽，且球面环形流槽用于连通空气内管底部出口与空气内管与空气外管之间环腔的底部入口。

空气外管与空气内管中心同轴；凸心封头中心设置有向上延伸的锥状凸起。

凸心封头的锥状凸起表面为球面凹陷与球面环形流槽内侧边缘相接。

采用上述技术方案的本发明安装在热烟气经过的路径上，主要保证空气外管本体伸入到热烟气经过的路径上，冷空气由空气进口装置进入空气集箱后，经空气集箱整流后，进入各个空气内管中，沿空气内管向下流动，与凸心封头的中心突起相遇，经中心突起整流后，通过球面环形流槽导向均匀圆滑的向凸心封头周边流动，最终向上流动，进入到空气内管与空气外管的环腔内，继续向上进入到热空气出口集箱最后由空气出口装置输出热空气，换热热源为外部热烟气。

由于空气的流经路径均为圆滑轨迹过渡，减少了阻力；并且封头底面由球面中心突起和球面环形流槽构成，有效的减弱了热应力，防止封头由于内外气流温差造成的热应力而导至开裂现象。

综上，本发明为整体结构，严密性好，整体结构科学、合理、新颖，结构简单，常压设备，运行安全。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

本发明共4幅附图,其中：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1的a-a剖视图。

图3为本发明凸心封头的俯视结构示意图。

图4为本发明凸心封头的剖面结构示意图。

图中：1-凸心封头，2-空气外管，3-空气内管，4-空气出口装置，5-空气进口集箱，6-空气出口集箱，7-空气进口装置，a、球面环形流槽。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示的一种防止套管开裂并降低流阻的换热器装置，包括：空气进口集箱5，热空气出口集箱6，空气内管3，空气外管2和凸心封头1；

空气进口集箱5一侧设置有用于向空气进口集箱5内部腔室注入空气的空气进口装置7；

空气内管3数量大于等于1个，设置于空气进口集箱5下端面，空气内管3上端开口与空气进口集箱5的内部腔室连通；

热空气出口集箱6设置于空气进口集箱5下端，一侧设置有与热空气出口集箱6内部腔室连通用于排出内部热空气的空气出口装置4；

空气外管2数量与空气内管3的数量相同，空气外管2设置于热空气出口集箱6下端面，空气外管2顶部开口与热空气出口集箱6内部腔室连通，且空气外管2的中心轴线的延伸方向与空气内管3中心轴线的延伸方向一致；

其中，空气外管2的管腔内径大于空气内管3的管腔内径；空气内管3管体纵向穿过热空气出口集箱6伸入空气外管2内部，即空气内管3与空气外管2之间间隙形成环腔；

凸心封头1数量与空气外管2的数量相同，且封堵于空气外管2末端，其中凸心封头1内部设置有球面环形流槽a，且球面环形流槽a用于连通空气内管3底部出口与空气内管3与空气外管2之间环腔的底部入口。

空气外管2与空气内管3中心同轴；凸心封头1中心设置有向上延伸的锥状凸起。

凸心封头1的锥状凸起表面为球面凹陷与球面环形流槽a内侧边缘相接。

采用上述技术方案的本发明安装在热烟气经过的路径上，主要保证空气外管2本体伸入到热烟气经过的路径上，冷空气由空气进口装置7进入空气集箱5后，经空气集箱5整流后，进入各个空气内管3中，沿空气内管3向下流动，与凸心封头1的中心突起相遇，经中心突起整流后，通过球面环形流槽a导向均匀圆滑的向凸心封头1周边流动，最终向上流动，进入到空气内管3与空气外管2的环腔内，继续向上进入到热空气出口集箱6最后由空气出口装置4输出热空气，换热热源为外部热烟气。

其中，热空气出口集箱6与空气进口集箱5可为一体式设计，中部通过隔板(可在隔板之间嵌入一层隔热层)分隔为上下两个腔室。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种防止套管开裂并降低流阻的换热器装置，包括：空气进口集箱，热空气出口集箱，空气内管，空气外管和凸心封头；空气内管设置于空气进口集箱下端面，空气内管上端开口与空气进口集箱的内部腔室连通；热空气出口集箱设置于空气进口集箱下端，空气外管设置于热空气出口集箱下端面，空气内管管体纵向穿过热空气出口集箱伸入空气外管内部，凸心封头封堵于空气外管末端，凸心封头内部设置有球面环形流槽，冷空气由空气进口装置进入空气集箱后，进入各个空气内管中，沿空气内管向下流动，与凸心封头的中心突起相遇，经中心突起整流后，终向上流动，进入到空气内管与空气外管的环腔内。

技术研发人员：赵岩
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：2017.12.08
技术公布日：2018.05.18