CN2716789Y - 一种改进型空气预热器 - Google Patents

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陈世醒
储刚
陈文艺
丁洪生
赵亮
张振华
金子明
翟杰
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Abstract

本实用新型是一种改进型空气预热器，由烟气入口、烟气出口、空气入口、空气出口、烟箱、集气箱和主箱体组成，主箱体中有传热管，传热管外壁上有很多翅片，这些翅片有两种不同高度，且高、低相间排列，改进后的翅片可加剧烟气的扰动，增大烟气与翅片的对流传热系数，减小烟垢沉积和腐蚀；传热管内装有长度不同或分段的扰流子***物。不同长度或分段扰流子可在强化管内传热的同时，较大幅度地降低空气的流动阻力，使烟气和空气的热交换得到最大限度的强化。

Description

一种改进型空气预热器
一、技术领域
本实用新型涉及一种广泛用于石化、冶金、能源等工业领域加热炉及工业锅炉上的空气预热器。
二、背景技术
石油化工加热炉、工业和民用锅炉上广泛采用空气预热器回收烟气余热，以提高加热炉的热效率。由于烟气和空气换热时两侧流体的对流传热系数均较小，因此强化气—气换热必须使管内、管外传热过程同时强化。在固定光管外加翅片可增大传热面积，在管内加入扰流子是强化管内传热的有效途径。已有的扰流子翅片管空气预热器仍存在一些需要改进的地方：在管内，传统的扰流子与传热管等长的观念受到挑战：根据流体力学和传热学，在完全湍流的情况下，若流速增大一倍，则管内对流传热系数增大74％，但与此同时传热热阻却增大300％！于是怎样在增大对流传热系数的同时尽量减小压降的增幅，成为本实用新型的一个重要出发点。在管外，由于烟气的流速较低，烟气与翅片管表面的扰动不很明显，而且为了增大传热面积，通常翅片的间距都很小(2～5mm)。等高密集的翅片外缘在烟垢的侵蚀下很快形成了“拟平面”状态，导致烟垢沉积，热阻增大，烟气与翅片间的对流传热效果恶化。如何破坏翅片外缘这种“拟平面”状态，是本实用新型的另一重要思考。
三、发明内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种能够提高传热系数、减少空气流动阻力的改进型空气预热器。本实用新型采用的技术方案是：一种改进型空气预热器，由烟气入口、烟气出口、空气入口、空气出口、烟箱、集气箱、主箱体及主箱体中的传热管组成，传热管外壁上嵌有很多翅片，为了强化管外的对流传热，用两种不同高度(直径)的圆形翅片高、低相间排列在传热管上，取代原来单一高度(同直径)的翅片。这种高、低相间的翅片，当烟气流过其错落表面时极易产生二次扰流，减薄了作为主要传热热阻的滞流底层的厚度，抑制了烟气污垢的生成速度，强化了烟气和翅片间的对流传热。
在管内，根据空气的物性和流动状态可选用小于传热管长度的扰流子。在烟气旋转通过扰流子后，强大惯性所产生的二次环流可使螺旋运动延续到管内空白处末端，既减少了阻力，又使传热效果得到强化。实验证明：在完全湍流区域，扰流子长度与传热管长度之比在0.5～0.75为佳。
根据空气流动状态和物性亦可采用分段扰流子结构。即将整个扰流子分成若干段，中间用钢丝相连。这样，空气通过扰流子段的螺旋作用和在空白处产生的二次环流交替进行，使管内强化传热过程得以延续。
四、附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为分段扰流子翅片管结构示意图。
五、具体实施方式
本实用新型由烟气入口5、烟气出口6、空气入口7、空气出口8、烟箱9、集气箱10、主箱体11及主体箱11中的传热管1组成，主箱体视空气换热所需的或1或2管程数采用单、双体结构，然后根据工艺设计结果确定空气预热器的各种参数。一般说来，当管内空气流速大于10米/秒时可考虑双管程，即预热器主箱体一分为二，否则采用单管程。传热管1上的翅片2有两种不同高度，采用高、低翅片相间排列，高、低翅片高度差可取3～5mm。
管内采用扰流子强化传热技术，须根据空气的物性和流动状态选择扰流子3结构形式和其他参数：当空气流动处于完全湍流状态时，可采用不同长度的整段扰流子，扰流子3与传热管1长度比适宜范围为0.5～0.75，随雷诺数Re增大，扰流子的长度可相应减小；当空气处于一般湍流状态时，可选用分段扰流子结构，即将扰流子3分为若干段，中间用钢丝4相连，扰流子与钢丝的长度比L/L0为1.0～2.0，扰流子分段比应随Re增大而减小。
为了达到破坏滞流底层、减小传热热阻的目的，扰流子应尽量贴近管壁，而且不影响安装，根据经验，通常取其宽度e＝(di-1)mm(di为管内径)。
扰流子可用牵引法置入管内，在扰流子上游入口处用钢条或将扰流子自身作成″—″字形″固定″在管端。如此安装法既起到防止扰流子滑脱的目的，又可方便扰流子和管内的清洗。

Claims (2)

1、一种改进型空气预热器，由烟气入口(5)、烟气出口(6)、空气入口(7)、空气出口(8)、烟箱(9)、集气箱(10)、主箱体(11)及主箱体(11)中的传热管(1)组成，传热管(1)外壁上有很多翅片(2)，其特征是：这些翅片(2)有两种不同高度，且高、低相间排列。
2、根据权利要求1所述的一种改进型空气预热器，其特征是：传热管(1)外壁上的翅片(2)为高、低相间排列，高、低翅片高度差为3～5mm。
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