專利名稱：改進型空氣預熱器的制作方法
專利說明
一、技術領域本實用新型涉及一種廣泛用于石化、冶金、能源等工業(yè)領域加熱爐及工業(yè)鍋爐上的空氣預熱器。
二背景技術：
石油化工加熱爐、工業(yè)和民用鍋爐上廣泛采用空氣預熱器回收煙氣余熱，以提高加熱爐的熱效率。由于煙氣和空氣換熱時兩側流體的對流傳熱系數均較小，因此強化氣—氣換熱必須使管內、管外傳熱過程同時強化。在固定光管外加翅片可增大傳熱面積，在管內加入擾流子是強化管內傳熱的有效途徑。已有的擾流子翅片管空氣預熱器仍存在一些需要改進的地方在管內，傳統(tǒng)的擾流子與傳熱管等長的觀念受到挑戰(zhàn)根據流體力學和傳熱學，在完全湍流的情況下，若流速增大一倍，則管內對流傳熱系數增大74％，但與此同時傳熱熱阻卻增大300％！于是怎樣在增大對流傳熱系數的同時盡量減小壓降的增幅，成為本實用新型的一個重要出發(fā)點。在管外，由于煙氣的流速較低，煙氣與翅片管表面的擾動不很明顯，而且為了增大傳熱面積，通常翅片的間距都很小(2～5mm)。等高密集的翅片外緣在煙垢的侵蝕下很快形成了“擬平面”狀態(tài)，導致煙垢沉積，熱阻增大，煙氣與翅片間的對流傳熱效果惡化。如何破壞翅片外緣這種“擬平面”狀態(tài)，是本實用新型的另一重要思考。
三
發(fā)明內容
本實用新型的目的是為了解決現有技術的不足，提供一種能夠提高傳熱系數、減少空氣流動阻力的改進型空氣預熱器。本實用新型采用的技術方案是改進型空氣預熱器由煙氣入口、煙氣出口、空氣入口、空氣出口、煙箱、集氣箱、主箱體及主箱體中的傳熱管組成，傳熱管外壁上嵌有很多翅片，為了強化管外的對流傳熱，用兩種不同高度(直徑)的圓形翅片高、低相間排列在傳熱管上，取代原來單一高度(同直徑)的翅片。這種高、低相間的翅片，當煙氣流過其錯落表面時極易產生二次擾流，減薄了作為主要傳熱熱阻的滯流底層的厚度，抑制了煙氣污垢的生成速度，強化了煙氣和翅片間的對流傳熱。
在管內，根據空氣的物性和流動狀態(tài)可選用小于傳熱管長度的擾流子。在煙氣旋轉通過擾流子后，強大慣性所產生的二次環(huán)流可使螺旋運動延續(xù)到管內空白處末端，既減少了阻力，又使傳熱效果得到強化。實驗證明在完全湍流區(qū)域，擾流子長度與傳熱管長度之比在0.5～0.75為佳。
根據空氣流動狀態(tài)和物性亦可采用分段擾流子結構。即將整個擾流子分成若干段，中間用鋼絲相連。這樣，空氣通過擾流子段的螺旋作用和在空白處產生的二次環(huán)流交替進行，使管內強化傳熱過程得以延續(xù)。
四

圖1為本實用新型結構示意圖；圖2為分段擾流子翅片管結構示意圖。
五具體實施方式
本實用新型由煙氣入口5、煙氣出口6、空氣入口7、空氣出口8、箱9、集氣箱10、主箱體11及主體箱11中的傳熱管1組成，主箱體視空氣換熱所需的或1或2管程數采用單、雙體結構，然后根據工藝設計果確定空氣預熱器的各種參數。一般說來，當管內空氣流速大于10米/秒時可考慮雙管程，即預熱器主箱體一分為二，否則采用單管程。傳熱管1上的翅片2有兩種不同高度，采用高、低翅片相間排列，高、低翅片高度差可取3～5mm。
管內采用擾流子強化傳熱技術，須根據空氣的物性和流動狀態(tài)選擇擾流子3結構形式和其他參數當空氣流動處于完全湍流狀態(tài)時，可采用不同長度的整段擾流子，擾流子3與傳熱管1長度比適宜范圍為0.5～0.75，隨雷諾數Re增大，擾流子的長度可相應減?。划斂諝馓幱谝话阃牧鳡顟B(tài)時，可選用分段擾流子結構，即將擾流子3分為若干段，中間用鋼絲4相連，擾流子與鋼絲的長度比L/L0為1.0～2.0，擾流子分段比應隨Re增大而減小。
為了達到破壞滯流底層、減小傳熱熱阻的目的，擾流子應盡量貼近管壁，而且不影響安裝，根據經驗，通常取其寬度e＝(di-1)mm(di為管內徑)。
擾流子可用牽引法置入管內，在擾流子上游入口處用鋼條或將擾流子自身作成″—″字形固定在管端。如此安裝法既起到防止擾流子滑脫的目的，又可方便擾流子和管內的清洗。
權利要求1.一種改進型空氣預熱器，由煙氣入口(5)、煙氣出口(6)、空氣入口(7)、空氣出口(8)、煙箱(9)、集氣箱(10)、主箱體(11)及主箱體(11)中的傳熱管(1)組成，其特征是在傳熱管(1)中裝有擾流子(3)，擾流子(3)與傳熱管(1)的長度之比為0.5～0.75。
2.根據權利要求1所述的空氣預熱器，其特征是在傳熱管(1)中的擾流子(3)為分段擾流子，每兩段中間用鋼絲(4)相連，擾流子與鋼絲的長度之比為1.0～2.0。
專利摘要本實用新型是一種改進型空氣預熱器，由煙氣入口、煙氣出口、空氣入口、空氣出口、煙箱、集氣箱和主箱體組成，主箱體中有傳熱管，傳熱管外壁上有很多翅片，這些翅片有兩種不同高度，且高、低相間排列，改進后的翅片可加劇煙氣的擾動，增大煙氣與翅片的對流傳熱系數，減小煙垢沉積和腐蝕；傳熱管內裝有長度不同或分段的擾流子插入物。不同長度或分段擾流子可在強化管內傳熱的同時，較大幅度地降低空氣的流動阻力，使煙氣和空氣的熱交換得到最大限度的強化。
文檔編號F23J15/00GK2797906SQ20052000747
公開日2006年7月19日 申請日期2004年5月21日 優(yōu)先權日2004年5月21日
發(fā)明者陳世醒, 儲剛, 陳文藝, 丁洪生, 趙亮, 張振華, 金子明, 翟杰 申請人:遼寧石油化工大學