[发明专利]一种用于余热回收的椭圆管H型翅片换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种换热器，特别涉及一种适合于工业中低温余热回收领域的工业及电站锅炉的省煤器中的用于余热回收的椭圆管H型翅片换热器。

背景技术

在工业锅炉和电站锅炉的运行过程中会产生大量的中低温烟气，烟气通常被直接排放到环境空气中，较高的排烟温度不仅会造成余热资源的大量浪费，也会带来环境问题。为了降低锅炉的排烟温度，提高热利用效率，目前在锅炉尾部烟道中通常会布置省煤器以降低烟气温度，回收部分热量。省煤器管内工质为水，管外为含尘烟气，由于传热过程热阻集中在空气侧，通常空气侧安装翅片，以增加传热，减小空气侧热阻。目前工业上采用的换热器结构为圆管平直翅片，圆管的迎风面积较大，压降损失和尾迹区的积灰严重，平直翅片的对流换热系数不高；工业上常用的波纹翅片、开缝翅片等阻力较大，而且很容易积灰结垢，不适用烟气环境；文献中报道的纵向涡发生器阻力较小，但单一布置不能满足大换热量的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高翅片管换热器传热，减小阻力，降低结垢，可长时间在含尘烟气环境下高效运行的用于余热回收的椭圆管H型翅片换热器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括椭圆形换热管以及套装在换热管上的若干组H型翅片，在H型翅片上换热管周围对称布置有两组三角形小翼，每组三角形小翼由五个三角形小翼组成，H型翅片前后两端的两个三角形小翼的攻角为30度，从H型翅片前后两端向H型翅片中部，三角形小翼的攻角依次递减5度，中间三角形小翼的攻角为20度，从H型翅片前后两端向H型翅片中部，三角形小翼的高度由8mm到6mm呈梯度依次递减，自来流方向各组三角形小翼与H型翅片形成的接触面的中心与换热管管壁的距离为6mm，接触面的中心相对换热管的夹角分别为20度、50度、90度、130度、160度。

所述的椭圆管的长轴沿着主流方向布置，长短轴之比为1.88。

所述的H型翅片为矩形翅片，矩形翅片长宽比为1.42。

所述的三角形小翼为直角结构，其弦高比为2。

所述的三角形小翼的尖点均位于来流的上游。

本发明利用三角形小翼“诱导产生二次流，增加流体扰动，减小传热热阻，减小尾迹区”的强化换热原理；利用椭圆管流线外形，“抑制流动分离，减小管后回流，降低形状阻力”的减阻原理；结合椭圆管和小翼布置，“增加管前涡流附着区域的扰动，将高速流体引入管后，降低流速较低区域在管壁的分布”的减少颗粒物沉积的方法，从而提高了翅片管换热器传热，减小阻力，降低结垢，可长时间在含尘烟气环境下高效运行。数值模拟结果显示，在5m/s的流速下，采用的椭圆压降为等周长圆管的约20%，而换热系数约为60%；布置三角小翼，相比平直翅片换热系数将大幅提高；本发明相比圆管平直翅片，灰尘颗粒物沉积率下降超过50%，可以在保证换热，降低压降的同时使得换热器表现积灰状况大幅改善。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本文发明作进一步详细说明。

参见图1，本发明包括椭圆换热管1以及套装在换热管1上的若干组H型基片2，椭圆换热管1的长轴5沿着主流方向布置，长短轴之比为1.88；H型翅片2为矩形翅片，矩形翅片长宽比为1.42；在H型翅片2上换热管1周围对称冲出或焊接有两组三角形小翼3，各三角形小翼3为直角结构，其弦高比为2，每组三角形小翼由五个三角形小翼组成，H型翅片2前后两端两个三角形小翼的攻角为30度，从H型翅片前后两端向H型翅片中部，三角形小翼的攻角依次递减5度，中间三角形小翼的攻角为20度，从H型翅片前后两端向H型翅片中部，三角形小翼高度由8mm到6mm呈梯度依次递减，自来流方向各个三角形小翼3与H型翅片2形成的接触面4的中心与换热管管壁的距离为6mm，接触面4的中心相对换热管1的夹角ɑ分别为20度、50度、90度、130度、160度，各三角形小翼的尖点6均位于来流的上游，每个三角形小翼产生主流漩涡对换热管1和H型翅片2表面的换热起到强化作用，同时增强换热管1前后两端的扰流，减小灰尘颗粒物在换热管1壁面的沉积。