[其他]喷流式瓦楞管换热器

说明书

本发明属于热交换装置。

换热器是工业炉窑的烟气余热回收和利用的重要装置之一，其作用是节约燃料，降低成本和增加产量。一般管状换热器的综合传热系数为12～24W／m²℃，而喷流式换热器的综合传热系数高达46～58W／m²℃，换热效率较管状换热器提高了1.4～2.8倍，因而喷流式换热器迅速发展。

目前，工业炉用的喷流式管状换热器，多数采用薄壁喷流孔喷射冷空气，其空气的阻力损失较大为2450N／m²，其次，沿换热器轴向上升的热气流冲击着径向喷射的冷空气流股，影响喷流换热的效果，降低换热效率。虽然，各种喷流换热器，力求解决这问题，如采用外管为纵波纹管、内管为圆管，圆管内壁开孔喷流与外管内凸面波相对，但由于薄壁喷流孔喷出空气流时，局部阻力损失较大，则影响喷流换热效果。在内管底部密封结构形式上，多数采用平底密封，热空气流过其底部时，形成尾部旋涡而增加流动阻力。

本发明的目的是为了减小喷流换热器的喷出流股的阻力损失和尾部旋涡的阻力损失，在同样风机压力下，其流量比薄壁孔口的增加约52％，由于冷热空气各自在自己的空间流动，因而可减小热空气上升流股对冷空气喷流的影响，从而增加喷流换热器换热效率，提高空气预热温度，故设计了内外管均为瓦楞状的喷流式换热器。

本发明喷流式竖状瓦楞管换热器的结构见附图1、2、3，它具有八个以上瓦楞的内管（1）和外管（2）、联接板（3）、U型联接管（5）、辐射板（4），冷空气输入管、热空气输出管，本喷流式瓦楞管换热器根据需要可采用2～6级喷流，以四级喷流为例。内管包括四个等直径的纵向瓦楞管，内管的外凸面开设喷流咀（7）。外管具有与内管相同的瓦楞数。两个外管间与U形弯管串联成四级喷流式瓦楞管换热器单管，外套管间装设辐射板。两个以上的换热器单管构成单管组，喷流单管组顺烟气方向排列，烟气沿单管组垂直流过。

本发明的内管凸面瓦楞与喷流孔构成圆锥形渐缩管咀，内管下端头的弧形面封闭（6）。瓦楞数量由喷流咀出口截面积与射流复盖面积之比确定，按其比值为0.01～0.018范围内选择，喷射距离H与喷流咀直径D之比为H／D＝3～6，可保证射流不受热空气流的干扰。喷流咀直径是以喷流速度为20～25m／S确定的，由于空气经多级喷流后温度升高，空气体积膨胀，因此，各级喷流管的孔径不同。内管瓦楞轴向喷孔距离为15～50mm。

本发明内管封底板为圆弧形面，被加热的气体经第一级喷流后，流入第二级喷流内管时，气流绕圆弧面封底板流动不易发生附面层脱体，即不易形成尾迹涡流，因此，可减少能量消耗，亦不产生气流振动。

本发明的外管有八个以上的瓦楞凸面和凹面，其瓦楞数量与内管瓦楞数量相同。内管的瓦楞外凸面与外管内凹面相对，为冷空气喷射的空间，喷射气流喷至外管凹面，形成较高压力的冷空气流，经加热后沿凹面瓦楞壁面向两侧外管内凸面流动至低压气流空间，该空间是由内管的外凹面和外管内凸面形成的空间。热空气再沿该空间轴向流动。由于冷和热空气分别沿较高压力的空间和较低压力的空间流动，所以，热空气沿热空气空间轴向流动不会影响径向喷射的冷空气流动方向。这样，就可以提高冷空气径向垂直喷流效果。

本发明的外管的两级换热器间，采用环形联接平板，将两级瓦楞外管焊接起来。这样，可以避免两级瓦楞外管焊接时各瓦楞必须严格对准的麻烦，同时，还可以将两个喷流换热器单管直接与等直径的U形弯管焊接，节约空气入口处的渐缩形入口管件。

本发明的内管外凸楞顶端开设喷流咀，外凸楞形状为圆锥形，形成圆锥形收缩喷咀，适于亚音速流，圆锥形收缩管喷咀的流量系数较大，可达0.94，远大于薄壁圆孔的流量系数，薄壁圆孔流量系数为0.62。这样，在相同条件下瓦楞形内管的圆锥形收缩喷流咀，较圆管内管壁面开孔的流量增大52％。因此，在保证相同流量条件下，瓦楞形内管要求鼓风机提供的风压可以小些。

本发明每级喷流式瓦楞管换热器的外管长度可根据用户的烟道尺寸而定，一般外管长度在0.7～1.2mm之间选择，其内管长度略小于外管长度。

本发明四级喷流式瓦楞管换热器，四节内外瓦楞状管和一个U形管为一个换热器单管组，每十个换热器单管组为一个单元，各个换热器单元与总的冷风输入管和热风输出管连接，这种连接形式易于更换和维修换热器单管组。采用压缩空气喷管，定期吹扫换热器受热表面的积灰。