一种用于余热回收的管式换热器的制作方法

本发明涉及换热器技术领域，具体涉及一种用于余热回收的管式换热器。

背景技术：

据统计，在中国工业能源消耗占总能耗的70％以上，其中约60％在不同温度下转化为废热，而大约60％的废热可以回收利用。为了利用废热，一般使用换热设备回收废热。其中，换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，将温度较高的流体的热量传递给温度较低的流体，是提高能源利用率的主要设备之一。

烟道中的热气流是最大且最容易获得的回收废热源，在从烟气中回收废热的过程中，换热器长时间运行容易使得烟气中的固体颗粒在换热器中形成局部沉积，从而造成换热效率下降以及压降增加。目前，应用较广泛的换热器是管壳式换热器，通常为圆柱形管束组成。为此，若能研发出一种结构简单、工艺成熟的翅片布置方式，使其换热面积增大的同时有效降低颗粒物的沉积率，对实际工程应用具有重要的意义。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提出一种管式换热器，能够使烟气中固体颗粒在换热器表面的沉积率有效降低，同时提高了换热器的换热面积和换热效率，从而使得换热器在烟气环境中长期高效运行。

为实现本发明的目的，本发明提供的技术方案如下：

一种用于余热回收的管式换热器，包括纵向设置的换热管管束，任一换热管的表面均布置的纵向翅片，所述纵向翅片为两个，相对于烟气来流方向，安装在所述换热管的后部，且分别在换热管轴线的两侧，其中，所述换热管的外部流经含有颗粒物的热流体，内部流经不含颗粒物的冷流体。

其中，两个所述纵向翅片之间的夹角范围为0°-10°。

其中，所述纵向翅片的长度与所述换热管的长度等长。

其中，所述纵向翅片外表面与所述换热管的交线相对换热管的夹角θ范围为15°-45°。

其中，所述换热管管束的横向间距、换热管管束的纵向间距相同，且均为所述换热管(1)外径长度的两倍。

传统技术中当含有颗粒的烟气流过换热管表面时，换热管的后部会出现充满旋涡的尾流区，尾流区会对颗粒的运动产生影响，尤其是直径较小(<1μm)的颗粒，使得部分颗粒随流体运动至换热管后，此过程中颗粒速度减小，在到达换热表面时容易沉积。

本发明在换热管后部增加纵向翅片之后，纵向翅片会阻止尾流区的出现，从而有效减少烟气中颗粒在换热器表面沉积。这使得换热器可以在烟气条件下长时间运行，减少了换热器的清洗次数，增加了换热器的使用寿命；同时由于增加了纵向翅片，也增大了换热器的换热面积从而提高了换热效率。

数值模拟显示，本发明相较于传统的圆管换热器，颗粒物沉积率下降了30％以上，换热量提高超过15％，在减少颗粒沉积的同时提高了换热性能。此外，本发明的管式换热器的翅片布置方式结构简单，在实际应用中较为容易实施。

附图说明

图1是本发明的换热管的一种实例的结构第一示意图；

图1中的附图标记：1-换热管；2-纵向翅片。

图2是本发明的换热管的一种实例的结构第二示意图；；

图2中的附图标记：θ-翅片外表面与换热管的交线相对换热管的夹角；d–换热管直径；h1-换热管束的横向间距；h2-换热管管束的纵向间距。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，

本技术：
中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1-图2所示，本发明实施例提供了一种管式换热器，包括纵向设置的换热管管束、换热器壳体(图中未画出)，其中，换热管管束中的任一换热管1的表面均布置有沿所述换热管1轴向设置的纵向翅片2，所述纵向翅片2为两个且均通过焊接等方式安装于每根换热管1后部(相对于烟气来流方向，烟气来流方向为前)，在本实施例中，所述换热器壳体为方形外壳，其与换热管管束相配合使用，纵向设置，其一侧横向设置有热流体进口，相对应一侧设置有热流体出口，换热管1内流过冷流体，热流体的热量经过换热管1传递给冷流体。

在优选地实施例中，换热管管束的横间距h1、换热管管束的纵向间距h2相同，均为换热管1外径d长度的两倍。当然，h1和h2的数值可以根据实际需要进行更改。两个纵向翅片2平行放置在换热管1后部，此时，两个纵向翅片2之间的夹角为0°，纵向翅片2外表面与换热管1的交线相对换热管1的夹角θ为30°；两个纵向翅片2之间的夹角也可根据实际需要为8°、10°等，此时，可以轻易算出θ的角度，θ的范围为15°-45°。

在换热管1后部增加纵向翅片2之后，翅片会阻止尾流区的出现，从而有效减少烟气中颗粒在换热器表面沉积，使得换热器可以在烟气条件下长时间运行，减少了换热器的清洗次数，增加了换热器的使用寿命。同时由于增加了纵向翅片2，也增大了换热器的换热面积从而提高了换热效率。本发明适用于含有烟尘的环境中，对于减少烟气中直径较小(<1μm)的颗粒沉积效果尤为显著。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种用于余热回收的管式换热器，包括纵向设置的换热管管束，其特征在于：任一换热管(1)的表面均布置的纵向翅片(2)，所述纵向翅片(2)为两个，相对于烟气来流方向，其安装在所述换热管(1)的后部，且分别在换热管(1)轴线的两侧，其中，所述换热管(1)的外部流经含有颗粒物的热流体，内部流经不含颗粒物的冷流体。

2.根据权利要求1所述的一种用于余热回收的管式换热器，其特征在于：两个所述纵向翅片(2)之间的夹角范围为0°-10°。

3.根据权利要求1所述的一种用于余热回收的管式换热器，其特征在于：所述纵向翅片(2)的长度与所述换热管(1)的长度等长。

4.根据权利要求1所述的一种用于余热回收的管式换热器，其特征在于：所述纵向翅片(2)外表面与所述换热管(1)的交线相对换热管(1)的夹角θ范围为15°-45°。

5.根据权利要求1所述的一种用于余热回收的管式换热器，其特征在于：所述换热管管束的横向间距、换热管管束的纵向间距相同，且均为所述换热管(1)外径长度的两倍。

技术总结
本发明公开了一种用于余热回收的管式换热器，其结构包括换热管管束，换热管表面布置有纵向翅片。当含有颗粒的烟气流过换热管表面时，圆柱管的后部会出现充满旋涡的尾流区，尾流区会对颗粒的运动产生影响，使得部分颗粒随流体运动至换热管后，此过程中颗粒速度减小，在到达换热表面时容易沉积。在换热管后部增加纵向翅片之后，翅片会阻止尾流区的出现，从而有效减少烟气中颗粒在换热器表面沉积，同时提高了换热器的换热面积和换热效率，使得换热器在烟气环境中长期高效运行。此外，本发明结构简单，在实际应用中较为容易实施。

技术研发人员：田华;张钊;舒歌群;石凌峰;陈天宇;王轩;张洪飞;张静
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2020.04.27
技术公布日：2020.08.18