專利名稱：輻射管用的換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬熱能工程中的輻射加熱裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輻射管用的換 熱器，安裝在輻射管的末端，利用輻射管排出的廢熱空氣的熱能對進入輻射管的助燃空氣 加熱。
背景技術(shù)：
輻射管換熱器與輻射管的配合方式是公知的，具體是將換熱器的一部分或稱一端 從輻射管的末端伸進到輻射管內(nèi)，而換熱器的另一端或稱另一部分露在輻射管的外部，廢 氣在換熱器的外層空腔內(nèi)流動，外層空腔即殼程，而助燃空氣在換熱器的內(nèi)層空腔即管程 內(nèi)流動，利用管程中的廢氣的余熱對殼程中的助燃空氣加熱，藉以達到節(jié)能的目的。關(guān)于輻射管換熱器，在中國專利文獻中不乏有報道，CN2791499Y推薦有一種噴射 式輻射管換熱器，在內(nèi)、外管之間所形成的空隙即殼程內(nèi)增設(shè)曲折布置的噴射板，并且在噴 射板上開設(shè)噴射孔(專利稱射流孔)，方案能改變殼程內(nèi)的助燃空氣的軸間流動通道，使內(nèi) 管管腔即管程內(nèi)的廢熱氣體對殼程內(nèi)的助燃?xì)怏w有效加熱，對進入燃燒器如燃燒嘴的空氣 溫度的提高有所建樹，但是由內(nèi)管引出的廢熱氣體的溫度并不會有效降低，因為內(nèi)管依然 是內(nèi)壁光滑的并且為直管形式的結(jié)構(gòu)。此外，由于換熱器外形尺寸受到空間的限制，熱交換 面積有限，因此熱交換效率并不能達到令人滿意的程度，廢氣的最終排放溫度并不會顯著 降低，其中仍會有大量的熱量未能得到利用而直接外排，同時，外排的高溫廢氣對外界環(huán)境 的熱輻射較大，造成作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境溫度升高，影響工人的作業(yè)環(huán)境。CN201368470Y提供有鍍鋅退火爐輻射管二次換熱器，配套有一箱體，在箱體的底 部接續(xù)高溫?zé)煔庖虢涌?，頂部接續(xù)煙氣引出接口，并且在箱體的箱腔內(nèi)以叉指形式設(shè)置 擋煙板，通過擋煙板使由高溫?zé)煔庖虢涌谝氲较淝恢械臒煔獾牧魍ㄍǖ辣憩F(xiàn)為S形， 從而使同樣以S形的彎曲形狀設(shè)置于箱腔內(nèi)的助燃空氣引入管中的助燃空氣的加熱時間 延長，減少能源消耗和降低企業(yè)生產(chǎn)成本。但是該專利方案具有使用上的挑剔性，因為需要 配備適應(yīng)不同使用場所的換熱器箱，并且還需對換熱器箱實施保溫例如設(shè)置保溫層，尤其 是使換熱器的整體體積龐大。CN201163160Y介紹的與輻射管燒嘴配套使用的帶內(nèi)外翅片的換熱器與 CN2295983Y公開的輻射管換熱器在結(jié)構(gòu)上具有相同之處，不同的是前者將外管(專利稱 換熱管)的內(nèi)外壁均賦予翅片，也就是說由外管上的內(nèi)翅片(外管內(nèi)壁的翅片)改變殼程 內(nèi)的助燃空氣的流道，以使助燃空氣獲得與內(nèi)管的換熱效果，即由內(nèi)管(管程)中的高溫?zé)?煙氣將殼程中的助燃空氣加熱。后者在內(nèi)管的內(nèi)壁設(shè)置輻射狀的換熱片，由輻射狀的換熱 片提高對殼程中的助燃空氣的換熱效果(具體可見該專利的說明書第3頁第2至第9行)。 上述兩項專利方案共同存在的弊端之一，由于管體均為直管體，如前述由于外形尺寸受到 空間制約而不允許也不可能表現(xiàn)為過于冗長，因此熱交換面積有限，從內(nèi)管的管腔即管程 中排至外界的煙氣溫度依然可高達400-600°C左右，熱能浪費較大；之二，不論是前一專利 的外管的內(nèi)外壁上的內(nèi)外翅片的設(shè)置還是后一專利的內(nèi)管的內(nèi)壁上的輻射狀換熱片的設(shè)置均并不能表現(xiàn)出令人如意的換熱效果，因為前一專利注重了殼程，而后一專利注重了管 程?；蛟S有人會提出這樣的問題，那就是只要將CN201163160Y的內(nèi)管的內(nèi)壁也構(gòu)成翅片， 以及將CN2295983Y的外管的內(nèi)壁也設(shè)置輻射狀的換熱片，換熱效率均會得以改善，但是本 申請人:認(rèn)為翅片的結(jié)構(gòu)也不足以顯著提升換熱效率。因為不論是翅片還是輻射狀的換熱片 均使氣體表現(xiàn)出接近于層流的狀態(tài)，其方向與換熱媒體或稱換熱介質(zhì)平行，沒有沖擊作用， 因而并不會表現(xiàn)出理想的熱交換效果，即熱交換是不充分的。綜上所述，有必要對已有技術(shù)中的輻射管用的換熱器加以改進，下面將要介紹的 技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的任務(wù)在于提供一種熱交換充分而藉以降低外排煙氣溫度、節(jié)約能源 和保護環(huán)境的輻射管用的換熱器。本實用新型的任務(wù)是這樣來完成的，一種輻射管用的換熱器，包括一內(nèi)管體，該 內(nèi)管體的一端具有廢氣進氣口，而另一端具有廢氣出氣口 ；一外管體，位于所述內(nèi)管體外， 與內(nèi)管體連接并且與內(nèi)管體隔絕，該外管體的一端具有助燃?xì)膺M氣口，而另一端具有一助 燃?xì)獬鰵饪?，所述?nèi)管體的管腔構(gòu)成為管程，而所述外管體的內(nèi)壁與內(nèi)管體的外壁之間的 空間構(gòu)成為殼程，特征在于所述的內(nèi)管體和所述的外管體均為圓弧過渡連接的彎管結(jié)構(gòu)， 在所述的管程中并且沿管程的長度方向設(shè)置有管程螺旋導(dǎo)流板，而在所述的殼程中并且沿 殼程的長度方向設(shè)置有殼程螺旋導(dǎo)流板，所述的廢氣進氣口和廢氣出氣口均與所述的管程 相通，而所述的助燃?xì)膺M氣口和助燃?xì)獬鰵饪诰c所述的殼程相通。在本實用新型的一個具體的實施例中，所述的圓弧過渡連接的彎管結(jié)構(gòu)為九十度 圓弧過渡的彎管結(jié)構(gòu)。在本實用新型的另一個具體的實施例中，所述外管體的一端具有第一端面封蓋， 另一端具有第二端面封蓋，所述內(nèi)管體的一端端面與第一端面封蓋密封連接，而內(nèi)管體的 另一端端面與第二端面封蓋密封連接，所述的廢氣進氣口開設(shè)在第一端面封蓋上，而所述 的廢氣出氣口固接在第二端面封蓋上，所述第一端面封蓋朝向所述管程的一側(cè)的中央密封 連接有一出氣中心管，該出氣中心管位于管程內(nèi)，在出氣中心管的管壁上連接有一組出氣 中心管支管，各出氣中心管支管與出氣中心管的管腔相通，并且與所述的殼程相通，所述的 助燃?xì)獬鰵饪谂c出氣中心管的管腔相通。在本實用新型的又一個具體的實施例中，所述的一組出氣中心管支管的數(shù)量為 2-6根，并且圍繞所述出氣中心管的圓周方向等距間隔。在本實用新型的再一個具體的實施例中，所述的一組出氣中心管支管的數(shù)量為3 根，并且圍繞所述出氣中心管的圓周方向呈120°間隔。在本實用新型的還有一個具體的實施例中，所述的廢氣進氣口的數(shù)量有一組，在 所述的第一端面封蓋上以圓周排列方式間隔開設(shè)。本實用新型提供的技術(shù)方案由于將內(nèi)、外管體構(gòu)成為圓弧過渡連接的彎管結(jié)構(gòu)， 并且在管程內(nèi)設(shè)置了管程螺旋導(dǎo)流板以及在殼程內(nèi)設(shè)置了殼程螺旋導(dǎo)流板，從而在不增大 內(nèi)、外管體的尺寸的前提下使換熱面積得以擴展并且使熱交換效率顯著改善，從廢氣出氣 口排出的廢氣溫度從已有技術(shù)的400-600°C降至150°C以下，既有利于節(jié)能，又有助于保護環(huán)境。
圖1為本實用新型輻射管用換熱器的立體結(jié)構(gòu)暨使用狀態(tài)的示意圖。圖2為圖1的剖視圖。
具體實施方式
為了使專利局的審查員尤其是公眾能夠更加清楚地理解本實用新型的技術(shù)實質(zhì) 和有益效果，申請人將在下面以實施例的方式結(jié)合附圖作詳細(xì)說明，但是對實施例的描述 均不是對本實用新型方案的限制，任何依據(jù)本實用新型構(gòu)思所作出的僅僅為形式上的而非 實質(zhì)性的等效變換都應(yīng)視為本實用新型的技術(shù)方案范疇。實施例兼應(yīng)用例敬請參見圖1和圖2，給出了兩者彼此相互連接又相互隔絕的內(nèi)、外管體1、2，依據(jù) 常識，外管體2位于內(nèi)管體1外，外管體2的一端端面即目前由圖示位置狀態(tài)的右端端面 具有一第一端面封蓋24，而外管體2的另一端端面即圖示的左端端面具有一第二端面封蓋 25，由第一、第二端面封蓋24、25使外管體2形成封閉。內(nèi)管體1的一端端面即圖示的右端 端面與前述的第一端面封蓋24密封連接，而內(nèi)管體1的另一端端面即圖示的左端端面與前 述的第二端面封蓋25密封連接，從而使內(nèi)、外管體1、2實現(xiàn)彼此連接。內(nèi)管體1具有廢氣 進、出氣口 11、12，廢氣進氣口 11的數(shù)量有一組，圖1中雖然示意了 8個，但顯然不應(yīng)受到圖 示數(shù)量的限制，一組廢氣進氣口 11開設(shè)在第一端面封蓋24上，并且呈圓周間隔分布；廢氣 出氣口 12連接在第二端面封蓋25上。內(nèi)管體的管腔構(gòu)成為管程13，由廢氣進氣口 11引入 的高溫廢氣經(jīng)管程13后從廢氣出氣口 12排出。外管體2具有助燃?xì)膺M、出氣口 21、22，助 燃?xì)獬鰵饪?22連接在外管體2的一端即圖示的右端的側(cè)部；助燃?xì)膺M氣口 21連接在外管 體2的另一端即圖示的左端的側(cè)部。外管體2的內(nèi)壁與內(nèi)管體1的外壁之間構(gòu)成的空間為 殼程23，殼程23也可稱為熱交換腔，由助燃?xì)膺M氣口 21引入的外界空氣經(jīng)殼程23換熱后 由助燃?xì)獬鰵饪?22引出。由上述說明可知，內(nèi)、外管體1、2是彼此隔絕的，即殼程23與管 程13是密封分隔的。前述的第一端面封蓋24在朝向管程13的一側(cè)密封固定有一出氣中心管241，出 氣中心管241位于管程13內(nèi)，與管程隔絕，并且在該出氣中心管241上延接一組出氣中心 管支管2411，一組出氣中心管支管2411的數(shù)量優(yōu)選為2-6根，較好地為2_4根，更好地為3 根，本實施例選擇3根出氣中心管支管2411，這三根出氣中心管支管2411圍繞出氣中心管 241以120°間隔分布，各出氣中心管支管2411與出氣中心管241的管腔相通，并且同時與 前述的殼程23相通。前述的助燃?xì)獬鰵饪?22經(jīng)殼程23并且探入到管程13中與出氣中心 管支管241配接，并且與出氣中心管241的管腔相通。殼程中的經(jīng)過換熱后溫度升高的助 燃空氣從出氣中心管支管2411的管腔進入(匯入)出氣中心管241的管腔，進而從助燃?xì)?出氣口 22引出使用。繼續(xù)見圖1和圖2，作為本實用新型提供的技術(shù)方案的技術(shù)要點，將內(nèi)、外管體1、 2設(shè)計成均以九十度(90° )圓弧過渡的彎管結(jié)構(gòu)，也就是說，內(nèi)、外管體1、2各有一以圖示 位置狀態(tài)為例的豎直管段、圓弧過渡管段和水平管段，各由這三個管段而構(gòu)成為彎管結(jié)構(gòu)
5的內(nèi)、外管體1、2，圓弧過渡管段位于豎直管段與水平管段之間，并且使豎直管段與水平管 段之間構(gòu)成彎曲90°的關(guān)系。從形象或稱形狀而言，內(nèi)、外管體1、2趨向于香蕉形。在前述 的管程13中并且沿管程13的長度方向固設(shè)有管程螺旋導(dǎo)流板131，并且在前述的殼程23 中沿殼程23的長度方向固設(shè)有殼程螺旋導(dǎo)流板231。于是，由于管程13中的空氣為高溫?zé)?煙氣，而殼程23中的空氣為外界常溫的潔凈的助燃空氣，因此從助燃?xì)膺M氣口 21引入的空 氣在殼程23內(nèi)經(jīng)殼程螺旋導(dǎo)流板231后變?yōu)闊峥諝庥芍細(xì)獬鰵饪?22引出；而從廢氣進 氣口 11引入到管程13中的高溫?zé)釤煔饨?jīng)管程13中的管程螺旋導(dǎo)流板23后，變?yōu)榈蜏氐?并且溫度在150°C以下的低溫?zé)煔庥蓮U氣出氣口 12引出，150°C以下的熱能在一定程度上 不再具有利用價值。由上述說明可知，管程13內(nèi)的廢煙氣在管程螺旋導(dǎo)流板131的作用下以螺旋狀流 動，而從鼓風(fēng)機鼓入的助燃空氣在殼程23內(nèi)的殼程螺旋導(dǎo)流板231的作用下同樣以螺旋狀 流動。由于廢氣進氣口 11與助燃?xì)膺M氣口 21呈對角位置關(guān)系，又由于廢氣出氣口 12與助 燃?xì)獬鰵饪?22呈對角位置關(guān)系，因此高熱廢氣與助燃空氣分別在管程13和殼程23內(nèi)進行 對流，流動過程中高熱廢氣所含的熱量充分地交換給殼程23中的助燃空氣，從而達到充分 利用熱能的目的。同時，空氣在外層流動，對熱量散發(fā)起到屏蔽作用，有利于減少高溫廢氣 對外界的熱輻射影響，改善工作環(huán)境。更具體地講，管程13流通高溫廢氣，而外部的殼程 23流通低溫的助燃空氣，其兩者的流向相反，因此外管部分的溫度較低，對外熱輻射小，對 環(huán)境溫度影響不大，也提高了熱交換效果。另外，本換熱器的管程13和殼程23均分別設(shè)有 管、殼程螺旋導(dǎo)流板131、231，氣流不能直接由入口流向出口，只能沿著螺旋通道流動，這樣 就能使氣流充分與熱交換器壁進行對流熱交換，以最大限度利用熱能。再者，為了減小氣流 阻力，本換熱器在轉(zhuǎn)角處以圓弧過渡，避免了直角的紊流阻力。依然見圖1和圖2，為了便于公眾的理解，申請人在圖中示出了輻射管3，將外管體 2攜內(nèi)管體1的一部分即圖示的右端從輻射管3的末端伸進輻射管3的內(nèi)部，優(yōu)選的方案還 可在外管體2的外壁與輻射管3的內(nèi)壁之間設(shè)置密封圈31。綜合申請人的對實施例的說明，由于在管程13內(nèi)設(shè)置了管程螺旋導(dǎo)流板131，以 及同時在殼程23內(nèi)設(shè)置了殼程螺旋導(dǎo)流板231，因此，能使氣體呈紊流狀態(tài)流動，能與換熱 媒體發(fā)生沖擊作用，從而產(chǎn)生充分的熱交換。然而前述的即申請人在背景技術(shù)中所提及的 輻射狀的熱交換及翅片均使氣體呈接近層流的狀態(tài)流動，其方向與換熱媒體平行，沒有沖 擊作用，因而熱交換是不充分的。本實用新型提供的管、殼程螺旋導(dǎo)流板131、231能使氣體 的流速降低，使熱交換時間延長，體現(xiàn)理想的熱交換效果。還有，螺旋導(dǎo)流板對氣體的阻力 較小，對動能的損失較小。
權(quán)利要求一種輻射管用的換熱器，包括一內(nèi)管體(1)，該內(nèi)管體(1)的一端具有廢氣進氣口(11)，而另一端具有廢氣出氣口(12)；一外管體(2)，位于所述內(nèi)管體(1)外，與內(nèi)管體(1)連接并且與內(nèi)管體(1)隔絕，該外管體(2)的一端具有助燃?xì)膺M氣口(21)，而另一端具有一助燃?xì)獬鰵饪?22)，所述內(nèi)管體(1)的管腔構(gòu)成為管程(13)，而所述外管體(2)的內(nèi)壁與內(nèi)管體(1)的外壁之間的空間構(gòu)成為殼程(23)，其特征在于所述的內(nèi)管體(1)和所述的外管體(2)均為圓弧過渡連接的彎管結(jié)構(gòu)，在所述的管程(13)中并且沿管程(13)的長度方向設(shè)置有管程螺旋導(dǎo)流板(131)，而在所述的殼程(23)中并且沿殼程(23)的長度方向設(shè)置有殼程螺旋導(dǎo)流板(231)，所述的廢氣進氣口(11)和廢氣出氣口(12)均與所述的管程(13)相通，而所述的助燃?xì)膺M氣口(21)和助燃?xì)獬鰵饪?22)均與所述的殼程(23)相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輻射管用的換熱器，其特征在于所述的圓弧過渡連接的彎管 結(jié)構(gòu)為九十度圓弧過渡的彎管結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輻射管用的換熱器，其特征在于所述外管體(2)的一端具有 第一端面封蓋(24)，另一端具有第二端面封蓋(25)，所述內(nèi)管體(1)的一端端面與第一端 面封蓋(24)密封連接，而內(nèi)管體(1)的另一端端面與第二端面封蓋(25)密封連接，所述的 廢氣進氣口(11)開設(shè)在第一端面封蓋(24)上，而所述的廢氣出氣口(12)固接在第二端面 封蓋(25)上，所述第一端面封蓋(24)朝向所述管程(13)的一側(cè)的中央密封連接有一出氣 中心管(241)，該出氣中心管(241)位于管程(13)內(nèi)，在出氣中心管(241)的管壁上連接有 一組出氣中心管支管(2411)，各出氣中心管支管(2411)與出氣中心管(241)的管腔相通， 并且與所述的殼程(23)相通，所述的助燃?xì)獬鰵饪?22)與出氣中心管(241)的管腔相通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輻射管用的換熱器，其特征在于所述的一組出氣中心管支管 (2411)的數(shù)量為2-6根，并且圍繞所述出氣中心管(241)的圓周方向等距間隔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輻射管用的換熱器，其特征在于所述的一組出氣中心管支管 (2411)的數(shù)量為3根，并且圍繞所述出氣中心管(241)的圓周方向呈120°間隔。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輻射管用的換熱器，其特征在于所述的廢氣進氣口(11)的數(shù) 量有一組，在所述的第一端面封蓋(24)上以圓周排列方式間隔開設(shè)。
專利摘要一種輻射管用的換熱器，屬熱能工程中的輻射加熱裝置技術(shù)領(lǐng)域。包括一內(nèi)管體，該內(nèi)管體的一端具有廢氣進氣口，另一端具有廢氣出氣口；一外管體，位于內(nèi)管體外，與內(nèi)管體連接且與內(nèi)管體隔絕，該外管體的一端具有助燃?xì)膺M氣口，另一端具有一助燃?xì)獬鰵饪?，?nèi)管體的管腔構(gòu)成為管程，外管體的內(nèi)壁與內(nèi)管體的外壁之間的空間構(gòu)成為殼程，特點是所述的內(nèi)管體和所述的外管體均為圓弧過渡連接的彎管結(jié)構(gòu)，在所述的管程中且沿管程的長度方向設(shè)置有管程螺旋導(dǎo)流板，在所述的殼程中且沿殼程的長度方向設(shè)置有殼程螺旋導(dǎo)流板，所述的廢氣進氣口和廢氣出氣口均與所述的管程相通，所述的助燃?xì)膺M氣口和助燃?xì)獬鰵饪诰c所述的殼程相通。有利于節(jié)能、保護環(huán)境。
文檔編號F23L15/00GK201706525SQ20102022139
公開日2011年1月12日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
發(fā)明者王瑞 申請人:無錫東和薄板裝備制造有限公司