專利名稱：筒狀復(fù)合換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種熱交換裝置，可利用均熱爐鍛造爐等高溫?zé)煔鈱諝膺M(jìn)行預(yù)熱。
目前，由于均熱爐、鍛造爐等煙溫較高，達(dá)到1000～1200℃，所使用的換熱器一般為陶土換熱器，很少有金屬換熱器。中國專利申請CN2030309U公開了一種金屬制“噴流輻射換熱器”，該換熱器由內(nèi)筒、外筒和有噴流群孔的噴孔筒三層套筒組成，其內(nèi)筒為光滑的圓筒，噴筒上均勻分布著噴孔，換熱器采用噴流、輻射相結(jié)合的換熱形式，其使用溫度為600～800℃。
本實(shí)用新型的目的是得到一種可在900～1200℃煙溫下使用的換熱器，可將噴流、輻射、對流三種換熱方式集于一體，提高煙氣側(cè)和空氣側(cè)的湍流強(qiáng)度，提高換熱效率并延長換熱器的壽命。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的該換熱器由高溫段和中溫段經(jīng)煙氣連接管串接而成，其高溫段和中溫段由內(nèi)筒、噴筒和外筒三層組成，其中內(nèi)筒為大波紋內(nèi)筒，內(nèi)、外筒之間為由U形件組成并帶有矩形噴縫的噴筒，中溫段內(nèi)筒中設(shè)有對流傳熱管。
該換熱器的噴筒是由沿圓周均勻分布的U形件組成，兩相鄰的U形件之間有一列間斷的矩形噴縫，且該U形件的曲率中心位于噴筒內(nèi)側(cè)。
噴縫上的矩形噴縫的中心與波紋內(nèi)管的波谷相對，同時(shí)與內(nèi)波紋管的焊道相對。
矩形噴縫尺寸為長20～60mm，寬2～4mm，波紋內(nèi)筒的波長為40～60mm。
波紋內(nèi)筒中溫段設(shè)置的對流傳熱管是呈三角形布置的。
該換熱器的噴筒一端與內(nèi)筒、外筒固定，另一端為自由伸縮端。
該換熱器內(nèi)筒高溫段采用3Cr24Ni7SiNRE材質(zhì)，中溫段采用不銹鋼，U形件系經(jīng)滲鋁處理。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳述。


圖1為本實(shí)用新型筒狀復(fù)合換熱器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為
圖1中A－A剖視圖。
圖3為
圖1中I的局部放大圖。
圖1中，煙氣從左側(cè)下部進(jìn)入換熱器，從左側(cè)的高溫段經(jīng)煙氣連接管11進(jìn)入到右側(cè)的中溫段，在波紋內(nèi)管2中流動(dòng)。空氣從進(jìn)風(fēng)管5進(jìn)入換熱器外筒4和噴筒3之間，從噴縫噴出垂直噴向波紋管2上，噴流后的空氣從噴筒3和內(nèi)波紋筒2的U槽內(nèi)流入第二次噴流輻射管，在U槽內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于輻射而再次被加熱，空氣經(jīng)中間聯(lián)箱6進(jìn)入第三級噴流管。這樣循環(huán)三次，空氣經(jīng)第三次噴流輻射加熱后，在第三級噴流管的內(nèi)波紋管和噴筒之間，然后進(jìn)入焊于內(nèi)波紋管周圍的對流管9內(nèi)，空氣進(jìn)入對流管后，又一次被加熱，然后從對流管9出口處流出，進(jìn)入第四級噴流管內(nèi)經(jīng)噴流輻射后從出風(fēng)口8中流出，出風(fēng)管8的出口處設(shè)有放散閥7，1為膨脹節(jié)。從上述空氣換熱的全過程可知，該換熱器可根據(jù)需要設(shè)置2～6級噴流、輻射和1級對流。
該換熱器采用大波紋內(nèi)筒，其波紋的波長為40～60mm，這樣可在整體上解決換熱器的熱膨脹補(bǔ)償問題，同時(shí)，采用波紋管與在同體積下的光管相比，可增大有效換熱面積45～50％，增大了煙氣輻射面積；另外，當(dāng)煙氣在內(nèi)筒和噴筒間流動(dòng)時(shí)，由于截面積不斷擴(kuò)縮交變，形成交變紊流場，大大提高了煙氣側(cè)和空氣側(cè)的湍流強(qiáng)度，使換熱系數(shù)提高。
該換熱器中溫段波紋內(nèi)筒中安置有呈三角形布置的對流傳熱管9，煙氣從管束外和內(nèi)筒中流過，提高了煙氣輻射面積和流速，可使煙氣換熱系數(shù)有較大提高，同時(shí)，空氣經(jīng)管內(nèi)流過，將空氣預(yù)熱溫度再次提高，增加該管束后空氣預(yù)熱溫度可提高20％左右。
圖2、3中，噴筒3是沿圓周分布的U形件組成的，兩相鄰的U形件之間有一列間斷的矩形噴縫10，U形件的曲率中心位于噴筒內(nèi)側(cè)，使噴縫的橫截面為外擴(kuò)內(nèi)縮的流線形，這樣U形件的凹側(cè)為熱空氣流動(dòng)空間。噴縫沿?fù)Q熱器的軸方向長為20～60mm，寬為2～4mm，噴縫的中心與波紋管波谷相對應(yīng)，這樣，由于改變了圓形噴孔的噴流結(jié)構(gòu)，使噴流覆蓋面積增大，內(nèi)筒壁溫均勻，可防止局部由于無空氣噴流冷卻而產(chǎn)生過熱。同時(shí)，矩形噴縫直接對應(yīng)波紋內(nèi)筒縱向焊縫，可有效地降低焊道部位的壁溫，使焊道這一薄弱環(huán)節(jié)可以適應(yīng)高溫狀態(tài)下的使用，從而提高換熱器的整體壽命。
為解決噴筒的膨脹問題，噴筒與內(nèi)波紋筒，外筒一端焊接固定，而另一端為自由伸縮端，這樣的懸伸自由膨脹結(jié)構(gòu)，有熱補(bǔ)償功能。
由于均熱爐等煙氣溫度較高，約在1000～1200℃范圍內(nèi)，同時(shí)含有硫等有害氣體，因此該換熱器選用具有抗高溫氧化性的合金制成，波紋內(nèi)筒高溫段選用3Cr24Ni7SiNRE耐熱鋼，中溫段可選用22Cr12Ni或1Cr18Ni9Ti不銹鋼，噴筒的U形件選用1Cr18Ni9Ti或普碳鋼經(jīng)滲鋁處理，當(dāng)煙氣中含硫大于6％時(shí)，可對上述材質(zhì)采用合金鍍鋁，以提高抗氧化性和抗腐蝕性。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型在結(jié)構(gòu)上采用波紋內(nèi)筒、U形件結(jié)合式噴筒設(shè)計(jì)，噴筒上由圓形噴孔變?yōu)榫匦螄娍p，噴縫比圓形噴孔阻力損失降低了45～55％，克服了常規(guī)噴流換熱器空氣側(cè)阻力損失大的缺點(diǎn)。中溫段波紋內(nèi)筒中增設(shè)了對流傳熱管，在空氣側(cè)將噴流、輻射、對流三種換熱方式集于一體，使空氣側(cè)給熱系數(shù)提高，換熱器管壁溫度可降低150～200℃，可大大提高其使用壽命。與輻射換熱器相比，當(dāng)煙溫為900℃時(shí)，可將空氣預(yù)熱溫度由300～310℃提高到500～550℃，從而降低燃耗5～10％，增加生產(chǎn)能力2～5％。
權(quán)利要求1.一種筒狀復(fù)合換熱器，由高溫段和中溫段經(jīng)煙氣連接管串接而成，其高溫段和中溫段是由外筒、噴筒和內(nèi)筒組成，其特征在于內(nèi)筒為大波紋內(nèi)筒，內(nèi)、外筒之間為由U形件組成并帶有矩形噴縫的噴筒，中溫段內(nèi)筒中設(shè)有對流傳熱管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒狀復(fù)合換熱器，其特征在于所述的噴筒由沿圓周均勻布置的U形件組成，相鄰的U形件之間有一列間斷的矩形噴縫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的筒狀復(fù)合換熱器，其特征在于所述U形件的曲率中心位于噴筒內(nèi)側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的筒狀復(fù)合換熱器，其特征在于所述的噴筒上的矩形噴縫的中心與波紋內(nèi)筒的波谷對應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4所述的筒狀復(fù)合換熱器，其特征在于所述的噴縫與內(nèi)波紋管焊道相對。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、5所述的筒狀復(fù)合換熱器，其特征在于所述的矩形噴縫尺寸為長20～60mm，寬2～4mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒狀復(fù)合換熱器，其特征在于所述的波紋內(nèi)筒的波長為40～60mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒狀復(fù)合換熱器，其特征在于所述的對流傳熱管是呈三角形布置的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒狀復(fù)合換熱器，其特征在于所述的噴筒的一端與內(nèi)筒、外筒固定，另一端為自由伸縮端。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒狀復(fù)合換熱器，其特征在于所述的內(nèi)筒高溫段采用3Cr24Ni7SiNRE材質(zhì)，中溫段為不銹鋼，U形件經(jīng)滲鋁處理。
專利摘要本實(shí)用新型為一種筒狀復(fù)合換熱器，可應(yīng)用于煙溫為900～1200℃的均熱爐、鍛造爐等高溫?zé)煔獾挠酂峄厥?。該換熱器由高溫段和中溫段串接而成，結(jié)構(gòu)為外筒、大波紋內(nèi)筒和U形件結(jié)合式噴筒的三層套筒，噴筒上相鄰U形件之間有間斷的矩形噴縫，中溫段波紋內(nèi)筒中安置有對流傳熱管。該換熱器將噴流、輻射、對流三種換熱方式集于一體，與輻射換熱器相比，空氣預(yù)熱溫度可提高150～200℃，溫度效率達(dá)到50％以上。
文檔編號F27B1/22GK2112124SQ91224898
公開日1992年8月5日 申請日期1991年9月17日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月17日
發(fā)明者王中生, 梁列建, 周慶勇, 楊桂云, 劉锠, 吳萊山, 冷永貴 申請人:張家口冶金制氧機(jī)備件廠