CN105547032A - 一种冷凝换热管及其制造和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冷凝换热管，包括换热基管及套接于所述换热基管的外部的多个翅片，所述翅片具有第一表面，所述第一表面为平面，所述换热基管具有轴线，所述换热基管沿所述轴线延伸，所述翅片的第一表面所在的平面与所述换热基管的轴线倾斜相交。本发明所提供的冷凝换热管可以有效地抑制翅片上的凝结液的积累。本发明还提供了所述冷凝换热管的制造和使用方法。

Description

一种冷凝换热管及其制造和使用方法

技术领域

本发明涉及冷凝器，特别涉及一种冷凝换热管。本发明所提供的冷凝换热管特别适用于含不凝性气体的蒸汽凝结的工况，比如锅炉尾部烟气中水回收。本发明还提供冷凝换热管的制造及使用方法。

背景技术

在强化换热管的发展过程中，加装翅片无疑是加强换热的高效途径，主要翅片形式为针肋、直肋、环肋，以及空调外机为代表的整体式翅片(平片，三角形波纹片，正弦波纹片，开缝片)等，然而传统的肋片强化传热效果在冷凝器设计中效果不佳。新开发的带有排液圈的冷凝管由于液膜的生长加厚过程被排液圈阻断，凝结液被及时***，故而减薄了液膜的厚度，强化了凝结换热，但是排液圈与凝结换热管轴线垂直布置这一方式不科学，水平的排液圈上会有凝结液积聚生长变厚，等到凝结液厚度足够厚才会往外溢出***，故垂直布置设计有助于凝结过程的发生和换热的强化，但仍然存在缺陷。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种新的冷凝换热管，要解决的技术问题是抑制翅片上的凝结液的积累。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案是：一种冷凝换热管，包括换热基管及套接于所述换热基管的外部的多个翅片，所述翅片具有第一表面，所述第一表面为平面，所述换热基管具有轴线，所述换热基管沿所述轴线延伸，所述翅片的第一表面所在的平面与所述换热基管的轴线倾斜相交。

优选地，所述翅片的第一表面所在的平面与所述换热基管的轴线的夹角为10度～75度。

优选地，所述翅片具有第二表面，所述翅片的第二表面与所述翅片的第一表面平行。

优选地，所述翅片的材料为铜，所述换热基管的材料为碳钢材料。

优选地，所述翅片包括第一翅片部和第二翅片部，所述翅片由所述第一翅片部和所述第二翅片部装配而成。

优选地，所述换热基管具有外表面，所述翅片具有与所述换热基管的外表面相接触的内表面，所述换热基管的外表面具有多条凹槽，所述凹槽沿所述换热基管的轴线延伸，所述翅片的内表面具有与所述换热基管的外表面的形状相匹配的多条突棱，使得所述翅片的内表面与所述换热基管的外表面紧密接触。

本发明还提供了一种本发明所提供的冷凝换热管的使用方法，包括如下步骤：

1)提供冷却介质，使所述冷却介质在所述的换热基管的内部流动；

2)提供气流，使所述气流流过所述冷凝换热管，并使所述气流的流动方向平行于所述翅片的第一表面且垂直于所述换热基管的轴线。

本发明还提供了一种冷凝换热管的制造方法，所述冷凝换热管包括换热基管及套接于所述换热基管的外部的多个翅片，所述翅片具有第一表面，所述第一表面为平面，所述换热基管具有轴线，所述换热基管沿所述轴线延伸，所述翅片的第一表面所在的平面与所述换热基管的轴线倾斜相交；所述翅片包括第一翅片部和第二翅片部，所述翅片由所述第一翅片部和所述第二翅片部装配而成；

所述冷凝换热管的制造方法包括如下步骤：

1)提供所述换热基管及所述第一翅片部和第二翅片部；

2)加热所述第一翅片部和第二翅片部，使得所述第一翅片部和第二翅片部膨胀；

3)将所述第一翅片部和第二翅片部套接在所述换热基管的外部，并将所述第一翅片部和第二翅片紧固装配成所述翅片；

4)待所述第一翅片部和第二翅片部冷却后，所述翅片在所述换热基管的外部套紧。

优选地，所述翅片的材料为铜，所述换热基管的材料为碳钢材料。

本发明的有益技术效果为：

1、本发明可以在同样的凝结换热面积下实现最佳的凝结换热效果，凝结液生成量最大，换热最强烈。

2、翅片采用铜，换热基管采用碳钢材料，前者的线膨胀系数比后者大，方便热膨胀法安装和拆卸。

3、可拆卸式翅片设计可以根据使用工况灵活改变翅片间距以实现不同工况下最优的凝结换热效果。

4、倾斜式翅片设计，充分利用了重力对排液的有利影响。

5、对现有设备无需大的改动，装置安装方便，结构小巧，成本低廉，加工工艺简单，运行稳定。

6、应用拓展。本发明不但可以用在冷凝器领域，还可用于锅炉尾部烟气中水分的回收利用，节约宝贵的水资源，降低排烟温度，提高了锅炉效率。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1为本发明所提供的冷凝换热管的一种优选的具体实施方式的结构示意图。

图2为图1所示的冷凝换热管的翅片的结构示意图。

图3为图2所示的翅片的结构分解图。

图4为图1所示的冷凝换热管的使用方法示意图。

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术意义上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而并非用以限定本发明可实施的范围，其相对定义的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。下面结合附图和实施方案对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

图1-图3示出了本发明所提供的冷凝换热管的一种优选的具体实施方式。

如图1-图3所示，该具体实施方式中的冷凝换热管包括换热基管10及多个翅片20，翅片20套接于换热基管10的外部。翅片20具有第一表面21，第一表面21为平面，换热基管10沿轴线延伸，翅片20的第一表面21所在的平面与换热基管10的轴线倾斜相交。翅片平面与换热基管轴线的夹角可以由实验确定。经过申请的摸索，为了获得较佳的凝结换热效果，翅片20的第一表面21所在的平面与换热基管10的轴线的夹角为10度～75度比较适宜。更优选地为30度～60度。另外，翅片20具有第二表面22，翅片20的第二表面22与第一表面21平行。翅片20的整体形状为椭圆形。在该具体实施方式中，换热基管10具有外表面11，翅片20具有与换热基管10的外表面11相接触的内表面25，换热基管10的外表面11具有多条凹槽12，凹槽12沿换热基管10的轴线延伸，翅片20的内表面25具有与换热基管10的外表面11的形状相匹配的多条突棱26，使得翅片20的内表面25与换热基管10的外表面11紧密接触。

在该具体实施方式中，翅片20的材料为铜，换热基管10的材料为碳钢材料。同时，翅片20包括第一翅片部23和第二翅片部24，翅片20由第一翅片部23和第二翅片部24装配而成。这样设置的目的是为了方便冷凝换热管的装配。该具体实施方式中的冷凝换热管可以通过如下步骤进行装配：

1)提供换热基管1及第一翅片部23和第二翅片部24；

2)加热第一翅片部23和第二翅片部24，使得第一翅片部23和第二翅片部24膨胀；

3)将第一翅片部23和第二翅片24套接在换热基管10的外部，并将第一翅片部23和第二翅片24紧固装配成翅片20；

4)待第一翅片部23和第二翅片部24冷却后，翅片20在换热基管10的外部套紧。

另外，拆卸翅片时，用高温火焰对准翅片加热几秒，即可用专用工具卸下翅片。

该具体实施方式中的冷凝换热管主要由两部分构成，一个是由圆管开纵向凹槽形成的换热基管，另一个是可调可拆倾斜椭圆形翅片组。首先根据实际使用工况确定翅片间距，然后将翅片放入加热炉中适当加热后用工具将其套入换热基管上，每片翅片由完全对称的两半翅片组成，两个半翅片同时套上基管后对齐，再在指定间距下套入下一对翅片，直至所有翅片完成安装。翅片安装时其短轴轴线务必与气流来流方向保持一致，不得有任何的错位和旋转角度，否则将降低凝结换热性能。

在该具体实施方式中，本发明创造性地将椭圆形铜翅片与换热基管的轴线成一个角度偏斜布置，凝结液在偏斜椭圆形翅片上由于重力的作用能更快的排出，而且椭圆形翅片平面与气流来流方向平行，有助于降低气流流动阻力，使气流可以保持较快的流速，将凝结液吹走；另外，由于椭圆形翅片是由两部分拼合而成的，拆装相比完整翅片更加容易，能够较为方便的更改椭圆形翅片之间的间距，适应不同的工况，保证凝结换热管始终处于较高的换热效果，冷凝换热器的变工况运行效果显著。

图4示出了该具体实施方式中的冷凝换热管的使用方法。如图4所示，该具体实施方式中的冷凝换热管可以按照如下步骤使用：

1)冷却介质，使冷却介质在换热基管10的内部流动；

2)提供气流，使气流流过冷凝换热管，并使气流的流动方向(图4中的箭头所示)平行于翅片20的第一表面21且垂直于换热基管10的轴线。

椭圆形翅片与凝结换热基管轴线成一定角度倾斜布置，椭圆形翅片平面与气流来流的布置关系也是固定的，主要有三种相对关系——①椭圆形翅片上端面迎风来流，②椭圆形翅片下端面迎风来流，③椭圆形翅片短轴与来流方向平行。以上三种布置关系带来的效果是截然不同的。

当椭圆形翅片上端面迎风来流时，因为上端面液膜受到重力作用有向下流动的趋势，但是来流气流产生的粘性力会使液膜受到斜向上的分力，在两个力作用平衡下，凝结液会积聚的越多，厚度越厚越不利于凝结液的***，对凝结过程是不利的，更糟糕的是下端面的凝结液在重力作用下滴落时，受到气流吹动的影响，势必会再次溅落到凝结换热管上，增加了下段换热管的液膜厚度，总体而言是最不科学的布置方式。

当椭圆形翅片下端面迎风来流，本来下端面凝结液的积聚就较少，液膜很薄，此时在气流冲刷下端面液膜减薄厚度的效果有限，另外上端面由于处于背风区，没有受到气流冲刷粘性力的影响，液膜只能自由生长到足够厚后才会在重力作用下外溢***，液膜厚度较厚，不是最优设计。

当椭圆形翅片的短轴方向保持与气流来流方向平行，这样椭圆形翅片上端面的凝结液同时受到重力和气流粘性力共同作用加快***过程，上端面液膜厚度更薄，有利于凝结换热的发生。而且椭圆形翅片下端面凝结液本来就附着较少，且也能够受到重力和气流粘性力的共同作用，加快***，***出的凝结液偏离凝结换热管，不会造成不良影响。总体换热效果是最好的。

该具体实施方式中的冷凝换热管的使用方式如下：当可拆可调椭圆形环形翅片的短轴方向与气流来流方向一致时，椭圆形翅片上端面的凝结液同时受到重力和气流粘性力共同作用加快***过程，上端面液膜厚度更薄，有利于凝结换热的发生。而且椭圆形翅片下端面凝结液本来就附着较少，且也能够受到重力和气流粘性力的共同作用，加快***，***出的凝结液偏离凝结换热管，不会造成不良影响。凝结液都流到底部后由容器收集排出。

该具体实施方式中的冷凝换热管的换热基管及翅片的其它配置皆为本领域所熟知的技术，在此不再详述。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种冷凝换热管，包括换热基管及套接于所述换热基管的外部的多个翅片，其特征在于，所述翅片具有第一表面，所述第一表面为平面，所述换热基管具有轴线，所述换热基管沿所述轴线延伸，所述翅片的第一表面所在的平面与所述换热基管的轴线倾斜相交。

2.如权利要求1所述的冷凝换热管，其特征在于，所述翅片的第一表面所在的平面与所述换热基管的轴线的夹角为10度～75度。

3.如权利要求1所述的冷凝换热管，其特征在于，所述翅片具有第二表面，所述翅片的第二表面与所述翅片的第一表面平行。

4.如权利要求1所述的冷凝换热管，其特征在于，所述翅片的材料为铜，所述换热基管的材料为碳钢材料。

5.如权利要求1所述的冷凝换热管，其特征在于，所述翅片包括第一翅片部和第二翅片部，所述翅片由所述第一翅片部和所述第二翅片部装配而成。

6.如权利要求1所述的冷凝换热管，其特征在于，所述换热基管具有外表面，所述翅片具有与所述换热基管的外表面相接触的内表面，所述换热基管的外表面具有多条凹槽，所述凹槽沿所述换热基管的轴线延伸，所述翅片的内表面具有与所述换热基管的外表面的形状相匹配的多条突棱，使得所述翅片的内表面与所述换热基管的外表面紧密接触。

7.如权利要求1至6中任一所述的冷凝换热管的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)提供冷却介质，使所述冷却介质在所述的换热基管的内部流动；

2)提供气流，使所述气流流过所述冷凝换热管，并使所述气流的流动方向平行于所述翅片的第一表面且垂直于所述换热基管的轴线。

8.一种冷凝换热管的制造方法，其特征在于，所述冷凝换热管包括换热基管及套接于所述换热基管的外部的多个翅片，所述翅片具有第一表面，所述第一表面为平面，所述换热基管具有轴线，所述换热基管沿所述轴线延伸，所述翅片的第一表面所在的平面与所述换热基管的轴线倾斜相交；所述翅片包括第一翅片部和第二翅片部，所述翅片由所述第一翅片部和所述第二翅片部装配而成；

所述冷凝换热管的制造方法包括如下步骤：

1)提供所述换热基管及所述第一翅片部和第二翅片部；

2)加热所述第一翅片部和第二翅片部，使得所述第一翅片部和第二翅片部膨胀；

3)将所述第一翅片部和第二翅片部套接在所述换热基管的外部，并将所述第一翅片部和第二翅片紧固装配成所述翅片；

4)待所述第一翅片部和第二翅片部冷却后，所述翅片在所述换热基管的外部套紧。

9.如权利要求8所述的冷凝换热管的制造方法，其特征在于，所述翅片的材料为铜，所述换热基管的材料为碳钢材料。