專利名稱：扭曲非圓截面爐管的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種加熱爐爐管，特別是通過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、動力等領域應用廣泛。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)爐管其實際使用壽命不足設計壽命的一半。由于爐管的承壓能力特別是高溫承壓能力是其重要指標，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度是不均勻的，輻射爐管迎火面與背火面存在相當大的溫差，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)生過燒等，從而使爐管失效而引起較大的經(jīng)濟損失。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早失效的主要原因之一。對于直接受火爐管也存在類似問題。
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，增強爐管的換熱，從而延長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，使爐管管內(nèi)或管外被加熱流體產(chǎn)生強烈的螺旋旋轉(zhuǎn)流動，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，同時還強化了換熱過程，從而達到減少爐管的周向溫差和壁溫、延長爐管的使用壽命和節(jié)能降耗的目的?？紤]到爐管的強度是其關(guān)鍵指標之一，因此其軋扁程度不宜過大，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。
(1)降低了爐管溫度不均勻性和壁溫，延長了爐管的使用壽命。這是由于“大扭曲率+小扁度”的爐管，對其強度的影響較小，同時爐管的扭曲非圓壁面使被加熱流體產(chǎn)生強烈的螺旋旋轉(zhuǎn)等復雜流動，促使流體充分混合和溫度均化，換熱過程也得到強化，從而改善了爐管壁面的溫度不均勻性，降低了爐管壁溫，延長了爐管的使用壽命。
(2)在一定程度上強化了傳熱過程，可獲得節(jié)能降耗或減少投資的效果。特別是對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)由于強制旋轉(zhuǎn)流動沖刷管壁，一定程度上破壞了結(jié)焦結(jié)垢的條件，可延長加熱爐運行周期和降低運行成本。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)由以下的實施例及其附圖給出。


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徑和短徑，S為扭曲360°節(jié)距。
見圖1，本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)可進一步說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軋制成型，并具有大扭曲率和小扁度，即其爐管外周長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施方式可以采用交叉軸軋輥對或平行軸軋輥對輥軋成型的方法，輥軋成型時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軋制成型；具有大扭曲率和小扁度，其爐管外周長C與扭曲節(jié)距S之比為C/S＞0.5，以及扁形截面的外長徑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)點是該結(jié)構(gòu)對爐管的強度影響較小，并使流體產(chǎn)生強烈的螺旋復雜流動，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，延長了爐管的使用壽命；強化了換熱過程，可節(jié)能降耗或減少設備投資；強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，可延長加熱爐運行周期和降低運行成本。
文檔編號B21D51/16GK1408491SQ0113109
公開日2003年4月9日 申請日期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 申請人:孟繼安