[实用新型]一种针翅管

说明书

本实用新型属于强化传热设备。

目前国内对高粘度液体的换热，由于其结垢和结焦严重，大多采用光管。在使用一段时间后，由于结垢和结焦严重使传热效率极低，致使不能满足生产要求。对于油品的换热，近年虽有采用低翅片螺纹管，扩大传热面积的，但强化传热仍有一定限度，对严重的结焦仍未能很好地解决，也还没有能应用于像渣油、重油和油浆等高粘度介质中，且加工麻烦。而对各种工业加热炉和余热锅炉中的对流段、余热回收，则主要采用长径比极短且在管上布置稀疏的钉头管，扩大传热面不多，强化传热作用不大。

在国外，有的采用类似本技术的长针翅管，这种长针翅管扩大了传热面，但强化传热作用不大，而且主要限于船上油品换热和船用锅炉烟气换热，未见报导在石油化工中应用。

另外，目前广泛应用于国内外的折流杆换热器，其杆棒系组成单独的构件，以一定的间距，在垂直和水平方向支撑传热管，使流体横流过杆棒时，在棒的背面下游产生漩涡，强化传热。但正由于这些杆棒与传热管间有间隙，是二个单独的构件，而不能起扩大传热面翅肋作用，且每一个管截面处的这种杆棒只有2-4根，使之产生漩涡的点是有限的，因而强化传热作用也是有一定限度的，而且常常需要同时应用低螺纹翅片管或螺旋槽管，致使造价高。

本实用新型的目的在于提供一种既能更好地解决高粘度液体的严重结垢和结焦问题，以及高温烟尘气体的积灰和腐蚀问题，又能大大扩大传热面积，可获得高强化传热效果的新型针翅管。并使其加工简便，使用可靠，寿命长，能广泛应用于石油化工中各种高粘度油品的换热，代替光管或低翅片螺纹管；能代替各种高温炉及余热锅炉中的钉头管。

本实用新型是一种用于强化传热的针翅管，由基管和针翅组成，在基管外有许多长、短园杆状针翅，等间距地沿周向和纵向交错或顺序排列，且呈倾斜角或垂直地焊于基管上。

由于本实用新型针翅管的杆棒长径比可根据工艺应用条件设计成最优化状态，且杆棒可高质量地焊接于基管上，与基管呈整体状态，基本上不存在接触热阻，属整体长针翅管结构，翅肋效率高，且棒翅在管上布置较密，因而大大扩大了传热面。同时，由于本针翅属于非连续的间断式翅肋，可不断地破坏基管上流体传热的边界层，比连续支肋(包括低翅片螺纹管)液膜热阻低，因而使基管这个一次传热面换热效率高，传热膜系数较高。棒翅弯成一定角度，可达到更高的传热效果和降低阻力的目的，增大翅长径比，可获得更大的二次传热面，又可减小管束节径比，使管束更紧凑。由于本针翅管每一管截面的针翅杆棒数达4～9根，能比折流杆产生更强的涡流作用，且棒翅牢固焊在基管上，属整体长针翅管结构，传热面大，效率高，起到了折流杆和针翅的双重作用，是折流杆与长针翅的组合，综合了二者的特点，因而既能解决高粘度液体的严重结垢和结焦问题，以及高温烟尘气体的积灰和腐蚀问题，又能大大扩大传热面积，获得高强化传热效果。而且加工简便，使用可靠，寿命长。

下面结合附图进一步详细地叙述本实用新型的实施例。

图1  为针翅管的结构示意图

图2  为针翅管的纵向详图

图3  为针翅管的周向布置示意图

如图1，本实用新型由基管3，长杆斜针翅1和短针翅2组成，且针翅1和2等间距地沿周向和纵向交错或顺序排列，且呈倾斜角或垂直地焊于基管3上，基管管径为25～32毫米。

如图2，长杆斜针翅1的倾斜角α为30°～60°，短杆针翅2的倾斜角α为0°，针翅1和2的杆径为4～6毫米，杆长为21～36毫米，短针翅2的长径比为3～5，长针翅的长径比为5～8，针翅的纵向节距为8～16毫米。

如图3，每一个管截面和针翅杆棒数为4～9根，且沿周向均匀分布。

为了考察这种针翅管的强化传热效果，曾在试验室做了大量的模拟试验，介质分别采用了气体和不同粘度的柴油和重油等。传热管径为中32和中25毫米，针翅的倾角为30°、45°、60°，杆棒针翅直径为φ4～φ6毫米，杆棒针翅长21～36毫米，短针翅的长径比为3～5，长针翅的长径比为5～8，针翅的纵向节距为10～16毫米，同一管截面上沿周向均布的杆棒数为6～9根。试验结果针翅效率可高达0.95，强化传热可达2倍以上。理论模型解析和有限元分析以及数值解析计算与试验结果均相符。