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