一种同心环式弹性金属蜂巢及热交换装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种弹性金属蜂巢及热交换装置，尤其涉及一种板式弹性金属蜂巢，以及气体侧嵌有弹性金属蜂巢的热交换装置，大幅度提高扩展换热面积，从而显著提高整个换热装置的换热效率。本实用新型专利技术一种同心环式弹性金属蜂巢，所述弹性金属蜂巢由多个金属螺旋体组成，多个金属螺旋体编织组合在一起，成同心环式排列，可以是管内的圆柱式，或为管外的方柱式。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ー种弹性金属蜂巣式结构及使用该结构的热交换装置，尤其涉及一种板式弾性金属蜂巣式结构，以及气体侧嵌有弾性金属蜂巣式结构的热交换装置，大幅度提高扩展换热面积，从而显著提高整个换热装置的换热效率。
技术介绍
热交换装置广泛应用于有热量传递过程的各个
中，其按操作过程可分为间壁式、混合式及蓄热式三大类，其中间壁式热交换装置应用最为广泛。间壁式热交换装置的换热介质可分为气-气、气-夜和气-固三种形式。由对流传热系数的计算式可知，影响表面对流换热系数的因素中，换热介质的热物性(尤其是导热系数和密度)对换热的影响非常明显，这即是热交換装置气体侧对流换热系数远远小于液体侧和固体侧的原因。因此，如 何强化间壁式热交换装置气体侧的换热是工程研究的重点。目前已有的热交换装置强化换热技术中，对于强化气体侧换热来说，扩展表面的方法具有強化效果好、适用性广等特点，已经成为现有的应用最为广泛的强化气体侧换热的技木。扩展表面常用的实施方法是在气体侧添加翅片以获得更大的传热面积。现有的翅片材料大多为金属或高热导率非金属陶瓷，常见的形状有矩形型、波纹型、穿孔型等，与换热装置的连接方式多为焊接、浸镀或胀管。虽然这些传统的翅片都在一定程度上強化了热交換装置气体侧的传热性能，提高了装置的热交换效果，但它们也都存在ー些不同程度的缺陷，如比表面积不够大、不容易制作加工或者与换热间壁接触差等。所以，ー种既具有极大的比表面积，同时也容易加工得到，且能与换热间壁良好接触的具有高热导率的翅片将会有很广泛的应用前景。
技术实现思路
本技术从强化热交换装置气体侧的换热能力出发，创新开发出ー种具有高比表面积且弹性极好的金属质扩展表面——弾性金属蜂巣式结构，并将其作为ー种静态构件嵌入热交换装置气体侧，以大幅度強化气体侧的换热能力，从而数倍地提高整个热交換装置的传热效果。本技术一种弹性金属蜂巣式结构，其特征在干述弹性金属蜂巣由多个金属螺旋体组成，多个金属螺旋体编织组合在一起，成同心环式排列。上述技术方案可以进一歩的改进为所述弹性金属蜂巢为管内的圆柱式。上述技术方案可以进一歩的改进为所述弹性金属蜂巢为管外的方柱式。上述技术方案可以进一歩的改进为所述金属螺旋体由金属丝加工制成。上述技术方案可以进一歩的改进为所述金属螺旋体金属丝直径在O. Ilmmt间，螺距在f 20mm之间，螺旋直径在3 20mm之间，弾性金属蜂巣的比表面积可实现在10(T2000m2/m3 之间。上述技术方案可以进一歩的改进为在所述热交換装置的气体介质侧，嵌有如权利要求I所述的同心环式弹性金属蜂巣。本技术的弾性金属蜂巣具有有比表面积极大(10(T2000m2/m3)、热导率很高(22 162Wパπι·Κ))以及具有良好的弾性等特点，其管内侧折合光管换热系数达到了120 220W/(m2 で)。将弹性金属蜂巣嵌入换热装置内气体侧主要有以下几方面的特征I)扩展表面积由于螺旋体金属丝的直径较小，编织而成的呈立体网状的弾性金属蜂巣具有很大的比表面积(10(T2000m2/m3)，嵌入热交换装置气体侧时，可数百至几千倍地提高换热面积，显著提高气体侧的换热能力。2)强化对流传热 由于弹性金属蜂巢是由金属螺旋体立体叠加的多层复合结构，金属丝在空间中交错分布，对穿过的气体产生充分的扰动作用，不断破坏气体边界层，从而较大幅度地提高气体侧的对流传热系数。3)强化辐射传热嵌入热交换装置气体侧的弾性金属蜂巣，其特殊的空间立体结构在一定程度上类似人工黑体辐射模型，即强化了气体与金属螺旋体间的辐射传热。另ー方面，当气体介质温度较高时，弾性金属蜂巣能被加热到较高的温度。由于金属蜂巣多为耐热不锈钢材质，表面发射率较高(2520不锈钢黑度可达O. 96、. 97)，间接强化了气体与换热间壁间的辐射传热。4)嵌入和更换方便气体介质在热交換装置内的流通通道大多为管内或者板间。由于弹性金属蜂巢自身良好的弾性，旋转、扭曲都比较容易实现，将其嵌入管内或者板间时都比较方便。此外，金属蜂巢良好的弾性可以改善其与换热间壁的接触，减小接触热阻，有利于其与间壁的导热。[0021 ] 5 )流阻小,动カ消耗少弾性金属蜂巣具有极大比表面积的同时，空隙率却很大(>0.9)。这样，气体在通过时的流动阻カ也就比较小，在強化换热的同时，不会明显增加外部动カ设备的功耗。附图说明图I、图2金属螺旋体的结构示意图。图3为管内圆柱式的同心环式弹性金属蜂巣。图4是管外方柱式的同心环式弹性金属蜂巣。具体实施方式实施例I :对钢铁厂轧钢加热炉高温烟气的余热回收常采用的金属管式换热器进行技术改造。可将弹性金属蜂巢卷曲成圆柱状嵌入钢管内，強化空气或者煤气侧的传热性能；同时在管外烟气侧嵌入板式的弾性金属蜂巣，強化烟气侧的传热性能。弾性金属蜂巣比表面积大小的选择可根据实际情况选择，可通过改变螺旋体金属丝直径和空隙率得到不同比表面积。经过技术改进后的换热器完全有能力将烟气的出口温度降低到150°C，从而大幅度减少能源的消耗。实施例2 :对火管锅炉火管内进行技术改造。火管锅炉中，烟气在火管内流动，水在火管外与烟气通过火管壁间接换热。技术改造的过程为将弹性金属蜂巣制作成圆柱状嵌入至火管内侧尾部，利用弾性金属蜂巣自身的弾性与火管内壁紧密接触。此技术改 进可以在不改变锅炉原有结构的情况下，对现有的火管锅炉进行方便有效的改迸。较简单的理论计算表明，应用弹性金属蜂巢强化管内烟气侧换热后，可有效节能1(Γ30%。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种同心环式弹性金属蜂巣，其特征在于所述弹性金属蜂巣由多个金属螺旋体组成，多个金属螺旋体编织组合在一起，成同心环式排列。2.根据权利要求I所述的ー种同心环式弹性金属蜂巣，其特征在于所述弹性金属蜂巢为管内的圆柱式。3.根据权利要求I所述的ー种同心环式弹性金属蜂巣，其特征在于所述弹性金属蜂巢为管外的方柱式。4.根据权利要求I所述的ー种同心环式弹性金属蜂巣，...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏德宏，张艳，胡枭，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：实用新型
国别省市：