[发明专利]一种加热炉的强化传热管的制造方法

说明书

本发明公开了一种加热炉的强化传热管的制造方法，该制造方法包括：制造第一换热管的步骤(a1)，该第一换热管通过离心铸造方法制造；制造强化传热元件的步骤(a2)，在所述第一换热管内壁上堆焊出沿轴向方向延伸的扭曲片(3)，以形成强化传热元件。本发明的强化传热管的第一换热管和扭曲片并非通过静态铸造方法制造，而是第一换热管用离心铸造方法制造，之后在第一换热管的内壁用对焊或3D打印方法制造扭曲片或者将单独通过静态铸造方法制造的扭曲片焊接在第二换热管的内壁上，与以往的管壁通过静态铸造方法制造的强化传热管相比，大大提高了整个强化传热管的许用应力，同时大大缩短了制造时间，延长了使用寿命。

技术领域

本发明涉及制造领域，具体地，涉及一种加热炉的强化传热管的制造方法。

背景技术

在发电厂、石油化工领域，管式加热炉是常用的设备，管式加热炉在长周期条件下利用直接明火加热换热管内的气汽体或液体。例如，裂解炉包括辐射室、对流室、燃烧器以及热量回收系统等，其中，最主要的设备是辐射室。辐射室通过火焰或者高温烟气进行辐射传热，从而加热换热管内的气体或液体。

管式加热炉内的传热过程包括辐射，对流和传导。换热管内对流传热与换热管内物料的流型关系密切，由于加热炉中辐射传热强化效果不明显，通常是从对流传热的角度来研究管式加热炉的强化传热的过程，且主要研究换热管内的对流传热。

傅立叶公式为对流传热的经典公式，见式(1)所示，其中q为传热量，A为传热面积，k为传热系数，dt/dy为温度梯度。在由加热炉能力决定的固定传热面积和由换热管材质和燃烧器的能力决定的温度梯度一定的条件下，最为有效的提高单位面积传热量的方法就是提高传热系数。

传热系数k的数值主要由边界层热阻来决定，普兰特边界层流动理论指出当实际流体沿固体壁面流动时，在流体流动主体和壁面之间存在一个流动边界层，这个边界层虽然很薄，但它的传热阻力却非常大。通过边界层后，由于流体处于充分的湍流状态，热量将会迅速传递到主体物流中心。因此，通过某种方式能够减薄边界层，将能够有效的增加传热量。

为此，公开有很多种在管体内壁上设置螺旋筋的换热管，该螺旋筋使换热管内的流体旋转起来，增加湍流强度，从而强化传热。以往的这种带有螺旋筋的换热管在短时间内强化传热的效果优异，但是随着长时间的运行，强化传热效果减小。另外，现有的换热管的管体和螺旋筋均采用精密铸造方法一体成型，但这种精密铸造难度相对大，需要制模等复杂工艺，耗费时间长，且形状参数略微调整就需要重新设计新的模具。另外，通过精密铸造方法制造的换热管与离心铸造的换热管相比，力学性能有一定差距，例如，许用应力相对小，长期运行下，现有的换热管会受到局部热点的冲击而造成管体局部变形，使用寿命相对短。

综上所述，现有的换热管由于采用精密铸造的方法制造，从而存在许用应力相对小、制造时间长、使用寿命相对短等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种加热炉的强化传热管的制造方法，该制造方法制造时间短，通过该方法制造出的强化传热管在传热效果好、防结焦效果优异、压降相对小的基础上，其许用应力相对大，且使用寿命边长。

为了实现上述目的，本发明提供一种加热炉的强化传热管的制造方法，该制造方法包括：制造第一换热管的步骤，所述第一换热管通过离心铸造方法制造；制造强化传热元件的步骤，在所述第一换热管内壁上堆焊出沿轴向方向延伸的扭曲片，以形成强化传热元件。

本发明提供另一种加热炉的强化传热管的制造方法，该制造方法包括：制造第一换热管的步骤，所述第一换热管通过离心铸造方法制造；制造强化传热元件的步骤，在所述第一换热管内壁上通过3D打印方法打印出沿轴向方向延伸的扭曲片，以形成强化传热元件。