立式锅炉用安全型Ｕ型重力式热管制造技术

一种用于立式锅炉或立式烟道中的传热元件－－安全型Ｕ形重力热管，其特征是：其管壳是由两根顶部开有孔的直管与一根环状管组成的Ｕ形连通器，直管作为热管的冷凝段，环状管作为热管的蒸发段，外壁可装翅片。本实用新型专利技术制造工艺简单，成本低，在高温高热负荷下运行时安全可靠，特别适合在立式锅炉和立式烟道的圆柱状空间中安装使用。（*该技术在2003年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种传热设备的零件，尤其是一种立式锅炉用安全型U形重力式热管。立式锅炉(或立式烟道)由于其占地面积小、通风阻力小等优点，在国民经济各部门应用广泛，近年来为节约能源、提高其热效率，已大量地采用热管技术对其进行更新改造。其应用的热管类型主要是钢——水重力式热管，其外形结构一般为直形单杆式，L形单杆式，和专利“U型重力式热管”(专利申请号92224358.1)提出的U形单杆式。但这些热管在应用于立式锅炉或立式烟道时存在三大共同问题一是它们都是严格密封的，一旦泄漏失去真空或管壳内不可凝气体增多则导之热管失效或降低效能，因此制造工序复杂，条件苛刻，成本较高；二是它们适用的温度范围小，一般用于烟气温度低于350℃的对流受热面，当热源温度高于350℃时，要么采用高成本的非水工质(如硫、汞等)，否则会造成热管超温工作，内压增高，甚至造成热管爆破事故；三是由于烟气的导热系数低，热管在烟气中的蒸发段要求有较大的受热面积，因而其蒸发段较长且热管数量也较多，要在有限的立式锅炉炉膛或烟道空间中布置大面积大数量的单杆式热管是比较困难的。本技术的目的是提供一种适于在立式锅炉或立式烟道中使用的、易制造成本低、在高温高热负荷下运行安全可靠的U形重力式热管。本技术的目的是这样实现的一种立式锅炉或立式烟道用安全型U形重力式热管，由管壳、吸液芯、工质、翅片组成，其特征是其管壳是由两根顶部开有孔的直管与一根环状管组成的U形连通器，且两根直管与环状管的环形平面之间的夹角为5－175℃。这样，两根环状管作为热管的蒸发段置于炉膛的火焰或烟气中，由于直管顶部开有孔与锅筒或水箱的内空间相通，所以热管的工质就是锅筒或水箱中的液体(如水、乙醇等)。当热管工作时，热源加热环状管，环状管内的液态工质气化，气态工质上升至直管中，并将热量传给热汇，同时气态工质液化为液态工质，并沿直管内壁或壁上的吸液芯借助重力返回环状管内，如此反复循环，从而实现迅速传热的目的。当热管处于高温高热负荷下运行时(如热源温度超过350℃)环状管内液态工质会剧烈气化而导之热管内压增高，此时将通过直管顶部的孔排出部分气态工质，以避免热管管壳爆裂破坏，同时，只要锅筒或水箱内存有一定数量的液体，则可以通过直管顶部的孔向热管内补充液态工质，此时热管将处于排气－补充工质－蒸发－冷凝－再排气这种特殊的复杂的工作状态，从而实现在高温高热负荷下安全工作的目的。下面将结合附图和实施例对本技术作进一步的说明附图说明图1为本技术结构示意图。图2为图1的俯视图。图3为本技术用于立式锅炉上的结构示意图。图4为本技术用于立式烟道余热回收装置上的结构示意图。如图所示，本技术由管壳1、吸液芯2、工质3、翅片4组成。管壳1是用金属管制成的U形敞开式连通器，它包括顶部均开有孔的直管5和直管6，以及一根环状管7。直管5和直管6位于热管的上部，它们的直径、长度可以相等也可以不相等，其作用是作为热管的冷凝段，其顶部的孔的作用是排出高压气体和补充液态工质，一根环状管位于热管的下部，其作用是作为热管的蒸发段，直管5和直管6与环状管7之间可以和法兰、螺纹连接的方法以实现热管各管子之间的可拆卸连接，也可以用焊接等方法以实现热管整体的不可拆卸连接，当工质易结垢而热管不易拆卸时，环状管7上可以开一排污孔，热管运行时用堵头堵住，检修时打开，通过此孔对热管内部进行清洗和排污。吸液芯2在管壳1的内壁，其作用是借助其毛细作用回流液态工质3，当热管内装有吸液芯时，本热管为重力辅助热管，当热管内不设吸液芯时，本热管为重力热管。工质3盛装在管壳1内，由于管壳1上部开孔而与热汇空间相通，所以工质3与热汇空间内盛装的液态介质相同，工质3的作用是借助其沸腾气化、冷凝液化而实现热传递。翅片4安装在管壳1的外壁，其作用是增大传热面积，强化传热。本技术安装时其U形应开口向上，即直管5和直管6插入锅筒或水箱(热汇)内，环状管7置于锅炉炉膛或烟道(热源)中，环状管7水平放置，直管5和直管6在环状管7的上方，且其中任一直管与环状管7的环形平面之间的夹角为5－175℃，以确保热管内的液态工质能借助重力而返回蒸发段。本技术除具有一般重力式热管传热速度快、热量不倒流的优点外，还具有以下优点1、热管内压低，在高温高热负荷条件下运行时能自行排气降压，以避免管壳高压爆裂破坏，因而安全可靠。2、热管制造时减少了抽真空这一工序，且可采用低强度铸造零件，制造成本降低。3、由于其蒸发段是一环状管，传热面积大，特别便于在立式锅炉或立式烟道的园柱形空间中进行结构布置，且其环状管上的翅片均呈垂直状态，不易积灰，阻损小。实施例1本技术用于立式锅炉受热面外形尺寸为直径300×高度1100毫米的“常压立式微型锅炉”(专利申请号92208606.0)，其锅筒8的直径为300毫米、高为500毫米，上下封头均为平板底封头，中间设一根直径为60毫米的烟管，下部安装本技术之热管一根，热管的环状管7作为热管的蒸发段置于燃烬室9内，其环形中径为150毫米，管子内径15毫米，管子壁厚5毫米，用铸铝制成，其外壁铸有外径40毫米，厚3毫米的翅片共30片，热管的直管5和直管6是内径15毫米、壁厚2.5毫米的钢管，其长度分别为350和450毫米，它们的顶部均开有0.2毫米的小孔，直管5和直管6插入锅筒8内并焊接固定在锅筒8的下封头上，直管5和直管6用管螺纹与环状管7连接，并与环状管7的环形平面交成90°角，为方便清洗热管内部，环状管7上设有一直径为8毫米的备用排污孔，热管内不设吸液芯2，热管的工质3即为锅筒8内的水。该“常压立式微型锅炉”采用本技术作为其主要受热面和传热零件，其下封头不再采用倒球形封头和水夹套，整体制造成本没有增加，且因此传热面积增至0.25平方米，热效率提高至70－72％。实施例2本技术用于立式烟道的余热回收某工业炉窑排烟用一钢制立式园柱形烟囱10，其直径为400毫米，由于该炉窑属周期性加热，排烟温度也从80℃－500℃呈周期性变化，为回收其余热，原设计在烟囱10外壁加装一个外径为800毫米的水套11，但回收热量甚少，也考虑过安装杆式常规热管，但难以选择到工作温度适宜且成本低的热管。后采用本技术共20根，全部管子内径为50毫米，管子外壁均加装翅片4，其中10根的环状管7的环形中径为280毫米，直管5和直管6与环状管7的环状平面之间的夹角为120°，另10根的环状管7的环形中径为150毫米，直管5和直管6与环状管7的环形平面之间夹角为135°，所有的环状管7用铸铁铸造而成，所有的直管用无缝钢管制成，环状管7与直管5直管6之间用法兰连接，每两个环形中径不等的热管同心地安装在烟囱10的同一横截面上而成为一组，20根热管共形成10组，所有的环状管7作为热管的蒸发段接受烟气的冲刷，所有的直管5和直管6斜向上穿过烟囱10的钢壁插入水套11中，并用焊接的方法固定在烟囱10的钢壁上，作为热管的冷凝段。该烟道上安装本技术后总受热面积增加了10平方米，水套内采用软水作工质，可长期运行无需除垢排污，在烟气温度80℃－500℃的范围内均能正常使用，排烟温度低于200℃，达到了余热回收的目的。权利要求1.一种立式锅炉用安全型U形重力式热管，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种立式锅炉用安全型Ｕ形重力式热管，包括管壳１、吸液芯２、工质３、翅片４，其特征是：管壳１是一个由顶部均开有孔的直管５和直管６与一根环状管７组成的Ｕ形连通器，且直管５或直管６与环状管７的环形平面之间的夹角为５－１７５°。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱顺武，
申请(专利权)人：朱顺武，
类型：实用新型
国别省市：41[中国|河南]