抗磨損鰭片管及換熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型應(yīng)用于鍋爐煙道換熱器領(lǐng)域，具體是涉及一種有效改善換熱管抗磨損特性的鰭片管及具有該鰭片管的換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]鰭片管是工業(yè)上回收余熱、強(qiáng)化傳熱的重要換熱元件之一，因其結(jié)構(gòu)緊湊、能增加參與對(duì)流換熱的總有效面積、減少管外傳熱熱阻等諸多優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。工業(yè)常用的鰭片管有圓形鰭片管、Η型鰭片管、螺旋型鰭片管等。當(dāng)含塵煙氣流經(jīng)換熱器沖刷受熱面時(shí)，氣流中的煙氣顆粒與管壁發(fā)生撞擊，日積月累就會(huì)對(duì)鰭片管造成磨損，鰭片管磨損影響換熱器的換熱效率，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使管子發(fā)生泄漏，迫使鍋爐停機(jī)，給生產(chǎn)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患。由于鰭片管磨損與煙氣顆粒的直徑大小、煙氣流速以及顆粒與壁面撞擊角度等多種因素有關(guān)，在鰭片管設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮這些因素。當(dāng)煙氣流經(jīng)不同管型鰭片管時(shí)，鰭片形狀的差異造成煙氣流場(chǎng)分布的不同，在顆粒直徑大小相同的情況下，靠近管壁處局部煙氣流速越高、顆粒與壁面撞擊時(shí)顆粒速度與壁面切向的夾角越大，煙氣中顆粒對(duì)管壁的磨損速率也就越大，鰭片管的抗磨損性能也就越差。
[0003]目前從鰭片管幾何結(jié)構(gòu)方面改善鰭片管抗磨損特性的措施有:
[0004]1.采用Η型鰭片管。由于Η型鰭片管的開縫使得基管迎風(fēng)面上駐點(diǎn)處具有一定的速度，形成軸向沖刷管壁，這和普通管有本質(zhì)的區(qū)別，軸向速度的產(chǎn)生減小了顆粒的撞擊角度，磨損速率相應(yīng)降低。但Η型鰭片管采用中頻焊接工藝，不僅生產(chǎn)成本較高，而且在有限的空間里所布置的翅片數(shù)相對(duì)較少，換熱效率低于傳統(tǒng)螺旋鰭片管。
[0005]2.使用雙Η型鰭片管。雙Η型鰭片管剛性比Η型鰭片管更強(qiáng)，其抗磨損機(jī)理類似Η型鰭片管，由于兩根基管共用一個(gè)翅片，翅片磨損主要集中在迎流面，故雙Η型鰭片管翅片總體耐磨損性能比Η型鰭片管更優(yōu)。而雙Η型鰭片管同樣存在生產(chǎn)成本高和換熱效率相對(duì)較低的缺點(diǎn)。
[0006]3.采用膜片管。同光管相比，在管子沿?zé)煔饪v向排數(shù)變化不大的情況下，增加煙氣流通面積，降低煙氣流速，提高防磨效果。膜片管通過蛇形管和膜片連接將縱排管束分割成了自己獨(dú)立的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)和濃度場(chǎng)。膜片管的耐磨損機(jī)理主要是:速度場(chǎng)和濃度場(chǎng)在小煙道中呈現(xiàn)中間高兩側(cè)低的特性。同時(shí)小煙道中一部分煙氣在管與膜片之間形成若干小渦流，在金屬壁面形成穩(wěn)定的附著層，使灰粒對(duì)金屬?zèng)_擊能力降低，因此，使用膜片管可以減輕磨損。但是膜片管管排的剛性、彈性補(bǔ)償能力同光管相比較低，而且翅化表面積遠(yuǎn)不及傳統(tǒng)的螺旋鰭片管，強(qiáng)化傳熱效果較差。
[0007]總之，現(xiàn)有的鰭片管設(shè)計(jì)，大多是以犧牲換熱面積、降低換熱效率為代價(jià)，嚴(yán)重影響了傳統(tǒng)鰭片管傳熱效率高的優(yōu)點(diǎn)。故研發(fā)一種既能保證換熱效率又能改善磨損性能的新型鰭片管結(jié)構(gòu)顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]技術(shù)問題:本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種旨在保證鰭片管表面擴(kuò)展率的前提下，改善換熱器管道外煙氣流動(dòng)特性，降低局部煙氣流速，從而改善鰭片管抗磨損性能的鰭片管及具有該鰭片管的換熱器。
[0009]技術(shù)方案:本實(shí)用新型解決上述問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0010]一種抗磨損鰭片管，包括基管以及設(shè)置在所述基管外表面的鰭片，其特征在于:在所述鰭片的迎流面上設(shè)置有一上端開口的引流槽，該引流槽的高度為1/2~4/5翅高，引流槽的寬度為所述基管直徑的1/6~1/4。
[0011 ] 所述鰭片為間隔布置的平行鰭片或螺旋形翅片。
[0012]所述引流槽為矩形槽。
[0013]所述引流槽設(shè)置在所述迎流面的正中。
[0014]一種換熱器，采用上述任一方案的鰭片管。
[0015]本實(shí)用新型在鰭片的迎流面上設(shè)置引流槽，這樣的鰭片管結(jié)構(gòu)，既可保證鰭片管的換熱效率，又可改善煙氣流經(jīng)鰭片管的流場(chǎng)情況，使得迎流面煙氣從開槽處流過，在沖刷管壁時(shí)在近壁面形成一定的軸向速度，同傳統(tǒng)的螺旋鰭片管或圓形鰭片管繞流情況有明顯區(qū)別，迎流面煙氣中粉塵顆粒的運(yùn)動(dòng)情況隨之受到很大的改變，原先繞過翅片直接碰撞壁面的一部分顆粒在開槽處以一定的軸向分速度散開，這種運(yùn)動(dòng)情況可以顯著減小顆粒對(duì)壁面的磨損速率。
[0016]有益效果:本實(shí)用新型與現(xiàn)有的鰭片管相比有如下優(yōu)點(diǎn):
[0017]1.換熱效率高。在螺旋或圓形鰭片管迎流面鰭片上開槽對(duì)鰭片管的擴(kuò)展表面積影響不大，保留了鰭片管換熱面積大的優(yōu)勢(shì)。
[0018]2.本實(shí)用新型在保證鰭片最大擴(kuò)展表面的原則下，可根據(jù)基管尺寸調(diào)整引流槽的高度和寬度，高度在1/2~4/5翅高，寬度為所述基管直徑的1/6~1/4，原先直接碰撞基管壁面的顆粒在基管上端一定距離的開槽處以一定的軸向分速度散開使得近基管壁面形成具有一定的軸向速度的減速面，對(duì)直接從鰭片間通過的煙氣起到了阻礙并降低了近基管壁面的流速，對(duì)煙氣流速的降低不僅成面狀分布，而且與基管的圓形吻合，使得煙氣對(duì)基管表面的沖刷速度較為均勻，從而有效改善傳統(tǒng)螺旋鰭片管或圓形鰭片管磨損情況，抗磨損特性優(yōu)于Η型鰭片管。同時(shí)由于本實(shí)用新型鰭片為圓弧形，鰭片抗磨損性能比Η型鰭片管優(yōu)勢(shì)更加明顯。
[0019]3.本實(shí)用新型在換熱器管道布置時(shí)可采用順列和錯(cuò)列兩種布置形式，而不像Η型鰭片管那樣只能順列布置，換熱效率高，使用更加靈活。
[0020]Η型鰭片管由于不同管排之間翅片間距小，翅片較厚等原因，只能采用順列布置，而順列布置換熱面?zhèn)鳠嵝阅懿?，所需換熱面積和布置空間更大，設(shè)備費(fèi)用高。圓形鰭片管和螺旋型鰭片管以及本實(shí)用新型具有引流槽的鰭片管即可像Η型鰭片管那樣采用順列布置，但更多的是采用錯(cuò)列布置。錯(cuò)列布置換熱面?zhèn)鳠嵝矢撸O(shè)備緊湊，布置空間小，很小空間就可回收巨大熱量，而且可比順列布置換熱面節(jié)省大量鋼材，設(shè)備費(fèi)用低。
【附圖說明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型C型螺旋鰭片管的示意圖。
[0022]圖2是圖1的剖面圖。
[0023]圖3是本實(shí)用新型C型圓形鰭片管的示意圖；
[0024]圖4為圖3的剖面圖；
[0025]圖5為現(xiàn)有技術(shù)螺旋鰭片管的示意圖；
[0026]圖6為圖5的剖面圖；
[0027]圖7為現(xiàn)有技術(shù)Η型鰭片管的示意圖；
[0028]圖8為圖7的剖面圖；
[0029]圖9是現(xiàn)有技術(shù)圓形鑛片管的意圖；
[0030]圖10為圖9的剖面圖；
[0031]圖11為實(shí)施例一鰭片管迎流面磨損速率分布圖；其中:a、螺旋鰭片管，b、H型鰭片管，c、C型螺旋鰭片管；
[0032]圖12為實(shí)施例一基管迎流面磨損速率分布圖；
[0033]圖13為實(shí)施例一鰭片迎流面磨損速率分布圖；
[0034]圖14為實(shí)施例一基管迎流面速度分布圖；
[0035]圖15為實(shí)施例二鰭片管迎流面磨損速率分布圖；其中:a、圓形鰭片管，b、C型圓形鰭片管；
[0036]圖16為實(shí)施例二基管迎流面磨損速率分布圖；
[0037]圖17為實(shí)施例二鰭片迎流面磨損速率分布圖；
[0038]圖18為實(shí)施例二基管迎流面速度分布圖；
[0039]圖中:1、基管，2、引流槽，3、鰭片。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說明:
[0041]本實(shí)用新型是一種鰭片管，主要用于鍋爐換熱器中。
[0042]實(shí)施例一
[0043]圖1、圖2所示。本實(shí)用新型鰭片管，包括基管1和鰭片3，其中1為基管，鰭片3為螺旋鰭片。在螺旋鰭片的迎流面上開設(shè)有矩形的引流槽2，近似于C型，在本實(shí)施例中，弓丨流槽的高度為翅高的2/3，引流槽的寬度為基管直徑的1/5，將開槽的螺旋鰭片焊接在基管1上，或?qū)F(xiàn)有的螺旋鰭片管的鰭片3進(jìn)行開槽處理。
[0044]應(yīng)用Fluent商業(yè)軟件對(duì)某結(jié)構(gòu)尺寸傳統(tǒng)螺旋鰭片管(圖5、圖6)、Η型鰭片管(圖7、圖8)及本實(shí)用新型的開槽螺旋鰭片管(圖1、圖2)外部煙氣流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬:
[0045]鰭片管外煙氣流速為6m/s，沿X軸正方向流動(dòng)。對(duì)于傳統(tǒng)螺旋鰭片管、Η型鰭片管和本實(shí)用新型C型螺旋鰭片管，模擬得到的迎流面磨損速率圖示于圖11