一种前后间隙比小于1的H型翅片管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种前后间隙比小于1的H型翅片管，包括一根基管和其两侧的多个翅片组；所述翅片组所在平面均垂直于基管的轴线方向，每个翅片组由一对翅片组成，所述翅片近似为矩形，翅片与基管(1)通过焊接相连，每片翅片内侧有和基管外壁吻合的凹槽，每对翅片位于基管迎风侧之间间隙与基管背风侧之间间隙之比i

A Type H Finned Tube with Back-to-Front Clearance Ratio Less than 1

The utility model discloses an H-type fin tube with a clearance ratio less than 1, which comprises a base tube and a plurality of fin groups on both sides; the plane of the fin group is perpendicular to the axis direction of the base tube, and each fin group is composed of a pair of fins. The fins are approximately rectangular, and the fins are connected with the tube (1) by welding, and each fin group is perpendicular to the axis direction of the base tube. There are grooves on the inner side of the fins which are in agreement with the outer wall of the tube. The ratio of the gap between the windward side of the base tube and the leeward side of the tube I

【技术实现步骤摘要】
一种前后间隙比小于1的H型翅片管
本技术属于烟气余热利用的换热器
，适用于能源、动力、制冷、化工、冶炼、石油等行业的换热设备及加热设备，具体涉及一种前后间隙比小于1的H型翅片管。
技术介绍
随着我国经济的持续快速发展，能源供应紧张问题日益突出，节能、减排、降耗已成为我国经济和社会发展的必然要求。换热器作为动力、石油、化工、制冷、冶金乃至航空、火箭等工业过程的重要组成部分，它的安全高效运行意义重大。在各种换热设备中，通过翅片增加换热面积是常见的强化传热方式。在换热器热阻大的一侧合理布置翅片增大换热面积，减小热阻，是换热器强化换热的方式之一，H型翅片管就是典型的例子。通过H型翅片管的优化强化换热、减小流阻、减轻积灰磨损对换热器的安全高效运行具有重要意义。H型翅片管，亦称H型鳍片。它将两片中间有圆弧的钢片对称地与光管焊接在一起形成，其正面形状因像字母“H”而得名。研究和实践表明H型翅片管可以显著增加换热面积，增大烟气流通截面，降低烟速，减少积灰和磨损。然而尽管其具有良好的抗积灰能力和防磨性能，在含灰气流下，由于流体本身的粘性作用与逆压梯度的存在，流动必然发生分离，并在翅片管背风侧形成涡流滞止区，从而使含灰气流中的灰颗粒在背风侧不断累积，造成局部大量积灰，严重影响翅片管传热效率和换热器的安全高效运行。通过对H型翅片管的结构分析，我们发现含灰气流在经过H型翅片管时，，进一步加剧了积灰的形成。因此，通过采取必要的结构优化，减小涡流滞止区面积从而减少积灰，是一种行之有效的方法，本技术就是在这样的情况下提出的。进入低温省煤器的烟气往往携带了一定量的飞灰，而烟气在H型翅片管束外流动时会在背风侧产生气流分离和回流，该区域称为涡流滞止区。而涡流滞止区每两对翅片间的局部空间几乎没有气体扰动，该局部空间的气体流动近似于平面流动，灰颗粒难以在不同翅片间流动，因此易形成积灰。传统H型翅片具有其固有的弊端，如翅片表面平滑没有形成扰动，会使边界层随流动不断发展，造成换热效率低、传热恶化等后果。
技术实现思路
本技术为了解决现有技术问题，提供一种前后间隙比小于1的H型翅片管，其不仅改善速度和温度梯度的协同性，使整个翅片管的换热效率良好，优异的耐磨性能同时有效减少积灰避免烟气流动通道堵塞。并且有效控制经济成本。为解决上述技术问题，本技术采取如下技术方案：一种前后间隙比小于1的H型翅片管，包括一根基管1和其两侧的多个翅片组2；所述翅片组2所在平面均垂直于基管1的轴线方向，每个翅片组2由一对翅片组成，所述翅片近似为矩形，翅片与基管1通过焊接相连，每片翅片内侧有和基管1外壁吻合的凹槽，每对翅片位于基管迎风侧之间间隙与基管背风侧之间间隙之比i<1。所述基管1和翅片组2的材料采用碳钢、ND钢或抗露点腐蚀钢。所述基管1为椭圆管或圆管。每对翅片位于基管迎风侧之间间隙与基管背风侧之间间隙之比i<1可以使得H型翅片管在不同环境、不同传热要求、不同空间要求下按实际情况进行布置安装。比例系数的选定考虑到换热材料、换热面积对换热系数和设备尺寸的影响，达到了经济与性能的统一。与现有技术相比，本技术具有如下的有益效果：翅片关于基管对称布置，基管迎风面每对翅片间隙与基管背风面每对翅片间隙比i<1。H型翅片管的主要损耗是烟气流中的颗粒对其磨削和冲击作用。当翅片前后间隙比不同时使得流过的烟气具有均流作用，提高磨损寿命。烟气流过时方向不改变，前窄后宽式的翅片可大幅度提高烟气吹扫其间的积灰程度。当把烟气设定到一定流速可以起到自行吹灰的目的。磨损与积灰问题的解决可以保证设备长时间稳定运行，减少维护成本。翅片靠近间隙一侧，迎风面换热效果明显优于背风面。不易积灰的特点也意味着翅片管在自然运行过程中发生的磨损更加轻微，寿命更长，成本更低。翅片换热效率很大程度上是取决于其肋效率的高低，也即翅片四周温度与基管处温度的差别，其他条件相同的情况下，该温度差别越小则肋效率越高，翅片换热效果越好。本技术增大了换热效果更好的迎风侧的面积，减小了背风侧处于基管后的传热恶化区的面积，传热特性的提高已经经过实验和数值模拟验证，结果显示此种开缝对换热能力至少提高20％以上。当然传热性能的提高也意味着对于换热量一定的换热设备，采取本专利提出的结构可以节省钢材消耗，降低成本。附图说明图1是本技术中一对翅片组及其所连接基管部分的立体图。图2是本技术的主视图。图3是本技术中一对翅片组及其所连接基管部分的俯视图。图4是本技术一种前后间隙比小于1的H型翅片管与传统H型翅片管换热性能对比图。图5是本技术一种前后间隙比小于1的H型翅片管与传统H型翅片管流阻性能对比图。图6是本技术一种前后间隙比小于1的H型翅片管与传统H型翅片管综合性能对比图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作更详细的说明。以下实例有利于相应技术人员更好地了解本技术，但不以任何形式限制本技术。并且应当指出，对本研究领域的技术人员来说，可以在本技术构思基础上做出改进，这都属于本技术的保护范围。如图1、图2和图3所示，一种前后间隙比小于1的H型翅片管，包括一根基管1和其两侧的多个翅片组2；所述翅片组2所在平面均垂直于基管1的轴线方向，每个翅片组2由一对翅片组成，所述翅片近似为矩形，翅片与基管1通过焊接相连，每片翅片内侧有和基管1外壁吻合的凹槽，每对翅片位于基管迎风侧之间间隙与基管背风侧之间间隙之比i<1。基管1内部有流动换热工质，一般为液体，且热传导能力大于翅片外部流体。本技术通过基管与翅片配合，基管迎风侧与背风侧翅片间隙不同而形成的直通道式的烟气通道的流畅性好，因此与普通H型翅片管相比，本技术大量减少了翅片中的积灰，便于清扫，提高了翅片管的耐磨性和防积灰性。另外翅片前后间隙比不同的H型翅片管单元结构，便于对齐，定位准确，方便安装。优选实施例：基管1内径38mm，壁厚3mm，一对翅片组2外轮廓80mm×80mm，翅片间隙10mm，翅片形状近似矩形。翅片厚度2mm，节距8mm。每组翅片迎风侧间隙：6mm，背风侧面间隙：10mm，前后间隙比为6/10。与之对比的原型迎风侧间隙与背风侧间隙同为8mm，因此二者换热面积相等。图4为本技术与传统H型翅片管换热特性对比图，以壁面平均努塞尔数为翅片对流换热能力的量化指标，与传统H型翅片管相比，本技术换热能力提高24％。图5为本技术与传统H型翅片管流阻特性对比图，以欧拉数为翅片流阻特性的量化指标，与传统H型翅片管相比，本技术流阻特性降低9.8％。图6为本技术与传统H型翅片管综合性能对比图，以hA·W-1为翅片管综合性能量化指标，其中hA为总换热量，W为泵因流动阻力所需多做的功。与传统H型翅片管相比，本技术综合性能提高31％。以上实施例仅用以说明而非限制本技术的技术方案，尽管参照上述实施例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本技术进行修改或者等同替换，而不脱离本技术的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种前后间隙比小于1的H型翅片管，其特征在于：包括一根基管(1)和其两侧的多个翅片组(2)；所述翅片组(2)所在平面均垂直于基管(1)的轴线方向，每个翅片组(2)由一对翅片组成，所述翅片近似为矩形，翅片与基管(1)通过焊接相连，每片翅片内侧有和基管(1)外壁吻合的凹槽，每对翅片位于基管迎风侧之间间隙与基管背风侧之间间隙之比i

【技术特征摘要】
1.一种前后间隙比小于1的H型翅片管，其特征在于：包括一根基管(1)和其两侧的多个翅片组(2)；所述翅片组(2)所在平面均垂直于基管(1)的轴线方向，每个翅片组(2)由一对翅片组成，所述翅片近似为矩形，翅片与基管(1)通过焊接相连，每片翅片内侧有和基管(1)外壁吻合的凹槽，每对翅片位于基管迎...

【专利技术属性】
技术研发人员：严俊杰，王皓皓，刘明，马其然，刘继平，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61