[实用新型]具有强化传热效果的加强烤咀

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种用于火焰加热使钢板产生变形从而进行钢板矫正的烤咀，特别适用于火焰温度大于3100℃的加有自由基引发剂的石油液化气，或加有自由基引发剂的天然气。

背景技术：

在船舶制造行业中有专门的火工车间，目的是利用高温火焰使钢板变形进行矫正。迅速的热胀冷缩，使原来平整的钢板变成凹凸不平的符合船体尺寸要求的板材。

另外在船体车间以及各种钢结构及容器制造厂，由于焊接后产生的变形，也需要采用火工矫正。由于单纯的丙烷(2400～2600度)、丙烯(2800～2900度)和天然气(1900～2000度)火焰温度低，加热慢。过去大部分工厂都用乙炔。

现在我国已有自主知识产权的本发明人发明的增加火焰温度的加剂液化气，火焰温度为3200～3400℃，发明人称“NAS”气，另外还有加剂天然气，火焰温度为3150℃，发明人称“SNG”气，发明人用以代替乙炔气，使用现行的乙炔烤咀，不适于使用“NAS”气和“SNG”气，有必要设计一种新的烤咀，适于使用“NAS”气和“SNG”气，以满足船舶制造行业中利用高温火焰使钢板变形进行矫正的需要。

发明内容：

本实用新型的目就是要对现有的烤枪的烤咀进行改进，使之适用于火焰温度大于3100℃的加有自由基引发剂的石油液化气，或加有自由基引发剂的天然气，即适用于“NAS”和“SNG”气的烤咀。

设计原理

对于火焰加工来说，加热速度是由传热规律决定！

当高温火焰和钢板接触时，热量的传递主要靠二种形式！

A.火焰辐射传热，B.对流传热；

现分别叙述如下：

A.火焰辐射传热

Q_A＝б₀ф_1-2Aεn(T₁⁴-T₂⁴)

式中Q_A-热辐射传热速率，б₀-斯蒂芬玻尔兹曼常数，ф_1-2-角系数，A-传热表面积，εn-与两物体特征有关的系统黑度，T₁-高温火焰温度，T₂-钢板温度；

从式中看出在固定条件下，б₀、ф_1-2、A、εn都是常数，所以辐射传热速率与火焰温度四次方减去钢板温度四次方之差成正比。也就是说热辐射传热速率主要是由火焰温度决定。

B.对流传热

在对流传热中，将流体通过圆形或狭缝形喷嘴直接喷射到固体表面进行加热的方法称为射流冲击。这是一种极其有效的方法，由于流程短而边界层很薄，因此换热系数比通常的管内换热要高出几倍以至一个数量级。

Q_B＝αA(T₁-T₂)

式中：Q_B-射流冲击换热速率，α-对流给热系数，A-换热表面积，T₁-高温火焰温度，T₂-钢板温度；

从上式可知，射流冲击换热速率除与高温火焰温度和钢板温度差有关外，还与对流给热系数α有关，而影响α的主要有射流湍流强度，影响射流湍流强度的因素又有喷管长度和上游流动状态等。

由于射流的湍流强度远大于一般管流，因此对传热影响显著，所有影响湍流强度的因素，如喷管长度，上游流动状态等均影响传热。

从以上论述中可以表明射流冲击换热速率既除与火焰温度有关外，又与所设计烤枪、烤咀的结构有关，特别是与喷管长度有关。

如果射流出口没有极高的湍流度，那么从射流出口到6～8倍射流宽度(直径)，传热系数才达到最大值。而在中间的部份，传热系数是比较低的，提高这部分传热系数，就是所谓射流冲击传热的强化。据文献所述，如果射流喷管有较大的长度，当射流喷出时，湍流度已经很高，则在出口处即可达到较高的传热系数。

过去在烤枪(炬)的混合气管子中加装湍流强化器的做法较多(例如捷锐烤枪、火鸟王烤枪等)。

燃而烤嘴都较短，烤嘴中喷管长度普遍较短，不利于射流冲击的强化。例如，哈尔滨烤嘴总长42mm，常州光明烤嘴总长50mm，日本岩谷烤嘴总长55mm，上海虹谊烤嘴总长62mm。

本实用新型按照对流强化传热的原理，采取下列措施，提高射流冲击传热强度。

①尽量增加烤嘴中喷管长度(H/D＞8)。不小于40mm；

②喷管的内壁尽量光滑。加工时可以采用“钢珠挤压法”加工，使内壁均匀光滑。