[发明专利]一种高性能倒齿鳍片管及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能倒齿鳍片管及其加工方法，属于工业余热利用、节能减排领域。

背景技术

相关资料表明：我国的单位生产值能耗约为世界平均水平的2倍左右，这其中固然有产业结构比例的影响，但更深层次的原因是我国的能源利用效率、能源利用水平低于世界先进水平；工业能耗的高占比现状一方面与产业技术水平、工艺流程等因素相关，同时也与工业余热利用的水平及规模联系密切。据统计，我国有接近50%的工业能耗没有被利用，而是以各种形式的余热直接排放掉，我国余热资源平均回收利用率落后于国际先进水平近20个百分点。

鳍片管技术在余热利用中具有特殊的重要地位，由于余热介质的温度通常不高，决定了在余热利用过程中高低温热源之间的温差相对较低，在换热系数难以大幅提升的前提下，要实现预期的换热效果通常只有提升换热面积，而这样的选择会受到场地空间及设备成本的限制。鳍片管技术在很大程度上解决了上述矛盾，它在增加换热面积、提升换热功率的同时，并使占用空间及成本可以控制在一个合理的范围内，因此该技术被广泛应用于余热利用领域。

如果在工业余热利用中，通过新技术的改进以提高鳍片管的换热性能，那么就可以有效减少余热利用装置的换热面积，从而达到降低成本、增加余热利用效率等目的。

发明内容

本发明要解决的技术问题：在传统开齿鳍片的基础上，提供一种高性能倒齿鳍片管及其加工方法，该技术提供一种新型鳍片管结构，其通过改变部分开齿鳍片的折弯度，以达到增加流体扰流、提高换热系数、减少余热利用面积等目的。

本发明的技术解决方案是：一种高性能的倒齿鳍片管的加工方法，该倒齿鳍片管的加工方法利用管子、开齿扁钢和锥形齿轮加工出正常鳍片和折弯鳍片，折弯鳍片即倒齿鳍片，通过特殊的工艺流程方法，使倒齿鳍片与正常鳍片实现间隔排列；所述的特殊的工艺流程方法具体如下：开齿扁钢为用来加工鳍片的材料，在开齿扁钢的一侧开有不同深度、不同间距的缝隙，形成一定宽度和高度的齿片，以满足不同的倒齿鳍片管需求，锥形齿轮用来实现倒齿功能，它带有一定的锥度以适应倒齿鳍片的加工需求；锥形齿轮上每个齿的宽度通常小于开齿扁钢上鳍片的开齿宽度，同时锥形齿轮齿间距必须与开齿扁钢上的开齿宽度成倍数关系，当锥形齿轮上的两齿中心距离等于开齿扁钢鳍片上齿间距的二倍时，在锥形齿轮与开齿扁钢压触的过程中就会形成间歇性倒齿的加工效果，然后再把加工后的开齿扁钢直立绕制在管子的表面，并且使相邻两圈鳍片之间的间距满足设计要求；在上述绕制的过程中，加工后的开齿扁钢根部与管子通过特殊工艺焊接在一起，这样就加工成了高性能倒齿鳍片管。

其中，根据工艺流程的不同，也可以先把未倒齿的开齿扁钢按照设计的要求焊接在管子上，制成传统的螺旋翅片管，然后再用锥度齿轮按前述工艺对齿片进行间歇性倒齿的操作，不论上述哪种流程，最终都能达到制造高性能倒齿鳍片管的最终目标。

本发明另外提供一种高性能的倒齿鳍片管，该倒齿鳍片管是利用上述的一种高性能的倒齿鳍片管的加工方法加工出来的。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）、本发明通过特殊工艺方法使传统开齿鳍片形成间歇性倒齿的效果，增强鳍片与烟气之间的扰流，减薄流动边界层，从而达到增强传热效果的目标。相关的理论模拟及试验结果表明，该方法可以提高开齿鳍片管的传热系数约30%；因此采用高性能倒齿鳍片管可以大量节省余热利用装置的换热面积；

（2）、基于上述发明思想，设计出特殊的高性能倒齿鳍片管加工工艺：该工艺以现有的鳍片管加工工艺为基础，以特殊的锥形齿轮为工具，通过流程控制等方法形成间歇型倒齿的效果；该工艺流程具有加工工艺改动少、加工效率高等显著优点，可以满足高性能倒齿鳍片管规模化、工业化应用的要求。

附图说明

图1为传统开齿鳍片管；

图2为一种高性能倒齿鳍片管；

图3为倒齿鳍片加工示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例进一步说明本发明。

在余热利用领域，对于传统的环形开齿鳍片或螺旋开齿鳍片，沿管壁一周的鳍片基本在同一个平面内（虽然螺旋鳍片在沿管长方向上的有所改变，但变化的幅度很小）；由于流动边界层的存在，使烟气等余热介质对鳍片的冲刷不充分，从而影响到整个系统的换热效果。本发明通过工艺创新，使鳍片的部分开齿在垂直于烟气的流动方向上规律性地发生折弯，这样可以增加烟气的扰动，减薄边界层，达到增加换热系数的目的。