專利名稱：扭曲非圓截面爐管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加熱爐爐管，特別是通過(guò)軋制成型的扭曲非圓截面爐管。
加熱爐是一種最為普遍的供熱單元，在石油、化工、動(dòng)力等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。爐管是加熱爐的關(guān)鍵換熱元件，通常是在高溫、腐蝕甚至高壓環(huán)境下工作，特別是輻射爐管和直接接觸火焰的受火爐管，易于發(fā)生彎曲、蠕變、鼓脹、熱疲勞以及氧化、腐蝕、滲碳、結(jié)焦等。多數(shù)爐管其實(shí)際使用壽命不足設(shè)計(jì)壽命的一半。由于爐管的承壓能力特別是高溫承壓能力是其重要指標(biāo)，因此爐管通常為圓形光滑管，其換熱能力一般較弱，再加上輻射爐管表面接受輻射熱強(qiáng)度是不均勻的，輻射爐管迎火面與背火面存在相當(dāng)大的溫差，可引起爐管產(chǎn)生較大的彎曲變形，在一定條件下甚至還可能發(fā)生過(guò)燒等，從而使?fàn)t管失效而引起較大的經(jīng)濟(jì)損失。換熱能力較弱，特別是較大管壁周向溫差的存在是其引起輻射爐管過(guò)早失效的主要原因之一。對(duì)于直接受火爐管也存在類似問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，特別是減少輻射爐管的周向溫差和壁溫，增強(qiáng)爐管的換熱，從而延長(zhǎng)爐管的使用壽命以及節(jié)能降耗。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的(1)將普通圓形截面爐管軋制為具有大扭曲率的非圓截面爐管，使?fàn)t管管內(nèi)或管外被加熱流體產(chǎn)生強(qiáng)烈的螺旋旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，促使流體充分混合，改善管內(nèi)流體由于爐管受熱不均勻而產(chǎn)生的溫度不均勻性，同時(shí)還強(qiáng)化了換熱過(guò)程，從而達(dá)到減少爐管的周向溫差和壁溫、延長(zhǎng)爐管的使用壽命和節(jié)能降耗的目的?？紤]到爐管的強(qiáng)度是其關(guān)鍵指標(biāo)之一，因此其軋扁程度不宜過(guò)大，即采用“大扭曲率+小扁度”的技術(shù)方案。
(2)為了便于連接，管兩端可保持其圓形截面。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)。
(1)降低了爐管溫度不均勻性和壁溫，延長(zhǎng)了爐管的使用壽命。這是由于“大扭曲率+小扁度”的爐管，對(duì)其強(qiáng)度的影響較小，同時(shí)爐管的扭曲非圓壁面使被加熱流體產(chǎn)生強(qiáng)烈的螺旋旋轉(zhuǎn)等復(fù)雜流動(dòng)，促使流體充分混合和溫度均化，換熱過(guò)程也得到強(qiáng)化，從而改善了爐管壁面的溫度不均勻性，降低了爐管壁溫，延長(zhǎng)了爐管的使用壽命。
(2)在一定程度上強(qiáng)化了傳熱過(guò)程，可獲得節(jié)能降耗或減少投資的效果。特別是對(duì)于一些難于換熱的介質(zhì)(如油類等)，換熱系數(shù)甚至可提高1-2倍。
(3)由于強(qiáng)制旋轉(zhuǎn)流動(dòng)沖刷管壁，一定程度上破壞了結(jié)焦結(jié)垢的條件，可延長(zhǎng)加熱爐運(yùn)行周期和降低運(yùn)行成本。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)由以下的實(shí)施例及其附圖給出。


圖1是扭曲非圓截面爐管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，A和B分別為爐管扁形截面的外長(zhǎng)徑和短徑，S為扭曲360°節(jié)距。
見(jiàn)圖1，本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步說(shuō)明如下扭曲非圓截面爐管是一種扭曲扁形管，其特征是爐管是通過(guò)軋制成型，并具有大扭曲率和小扁度，即其爐管外周長(zhǎng)C與扭曲節(jié)距S(扭曲360°)之比(扭曲率)為C/S＞0.5，其中C/S≈1為優(yōu)選值，以及扁形截面的外長(zhǎng)徑(最大尺寸)A與短徑(最小尺寸)B之比(扁度)為A/B＜1.5，其中A/B≈1.2為優(yōu)選值。
扭曲非圓截面爐管的橫截面形狀為非圓形，推薦選用橢圓形和長(zhǎng)圓形。爐管非圓形截面沿軸線可以為等截面，也可以為均勻變化的變截面；爐管可以為等節(jié)距扭曲也可以為不等節(jié)距扭曲，其中以等節(jié)距和等截面易于成型而首選。爐管扭曲的旋向可以為右旋，也可以為左旋。爐管管壁可以為光滑壁面或凹凸壁面，壁面還可設(shè)置釘頭或翅片。為了安裝方便等，爐管兩端可保持圓形截面。
扭曲非圓截面爐管不僅適用于輻射爐管和直接受火爐管，同樣也適用于其它類型的爐管。
扭曲非圓截面爐管的實(shí)施方式可以采用交叉軸軋輥對(duì)或平行軸軋輥對(duì)輥軋成型的方法，輥軋成型時(shí)可以為冷軋也可以為熱軋。
權(quán)利要求
1.扭曲非圓截面爐管是一種扭曲扁形管，其特征是扭曲非圓截面爐管通過(guò)軋制成型；具有大扭曲率和小扁度，其爐管外周長(zhǎng)C與扭曲節(jié)距S之比為C/S＞0.5，以及扁形截面的外長(zhǎng)徑A與短徑B之比為A/B＜1.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述扭曲非圓截面爐管，其特征在于爐管的橫截面形狀為非圓形，推薦選用橢圓形或長(zhǎng)圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述扭曲非圓截面爐管，其特征在于爐管管壁可以為光滑壁面或凹凸壁面，壁面還可設(shè)置釘頭或翅片。
全文摘要
扭曲非圓截面爐管是一種扭曲扁形管，其特征是爐管為通過(guò)軋制成型并具有大扭曲率和小扁度，扭曲率C/S＞0.5，扁度A/B＜1.5。優(yōu)點(diǎn)是該結(jié)構(gòu)對(duì)爐管的強(qiáng)度影響較小，并使流體產(chǎn)生強(qiáng)烈的螺旋復(fù)雜流動(dòng)，促使流體充分混合和溫度均化，改善了爐管壁面的溫度不均勻性，降低了爐管壁溫，延長(zhǎng)了爐管的使用壽命；強(qiáng)化了換熱過(guò)程，可節(jié)能降耗或減少設(shè)備投資；強(qiáng)制旋流沖刷管壁在一定程度上破壞了結(jié)焦結(jié)垢的條件，可延長(zhǎng)加熱爐運(yùn)行周期和降低運(yùn)行成本。
文檔編號(hào)B21D51/16GK1408491SQ0113109
公開(kāi)日2003年4月9日 申請(qǐng)日期2001年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月21日
發(fā)明者孟繼安 申請(qǐng)人:孟繼安