一种带有波纹的换热管翅片

摘要

本发明公开了一种带有波纹的换热管翅片，翅片两侧有凹槽和延长倒角，沿烟气流动方，以凹槽分为迎风区，强化换热区和背风区；迎风区和强化换热区具有大量流线型结构的波纹，背风区为厚度渐变的翅片。此结构换热性能好、流动阻力小、的烟气余热回收效果较好，其能有效改善背风区出现的气流分离和回流现象，加强翅片温度场和烟气速度协同性，提高换热效率，同时有效减少积灰，避免流动通道堵塞。

权利要求

1.一种带有波纹的换热管翅片，其特征在于：包括迎风区(1)、换热强化区(2)、背风区(3)、弧形迎风面(4)、延长倒角(5)、背风区末端(6)、波纹(7)和凹槽(9)；所述翅片顺着烟气流动方向的两侧对称均匀的开有多个凹槽(9)，沿烟气流动方向，从烟气进入翅片处到开始出现第一个凹槽(9)的部分为迎风区(1)，从烟气来流方向经过的第一个凹槽(9)开始到最后一个凹槽(9)结束为换热强化区(2)，从最后一个凹槽(9)结束到翅片末端为背风区(3)；

迎风区(1)有弧形迎风面(4)，迎风区(1)上距离弧形迎风面(4)十倍迎风区翅片厚度处有设有波纹(7)；换热强化区(2)中，每两个相邻凹槽(9)中间设有波纹(7)，背风区末端(6)翅片厚度逐渐变小，最终变为换热强化区(2)厚度的一半；

所述弧形迎风面(4)为烟气首先与翅片接触的面，且截面为以迎风区(1)翅片厚度为直径的半圆；

所述波纹(7)位于翅片迎风区(1)和换热强化区(2)共2组，每组波纹(7)都由五个凸起(8)构成；五个凸起(8)的分布方向与翅片的对称轴相垂直，其中第三个凸起(8)的对称轴与翅片的对称轴重合，其余四个凸起(8)沿翅片对称轴对称地分布在第三个凸起(8)的两侧；

相邻两个凸起(8)之间的间隔为迎风区(1)处的翅片厚度的两倍；

沿烟气流动方向，所述凸起(8)头部为半球体，尾部为半圆锥，凸起(8)沿烟气流动方向的长度为迎风区(1)处翅片厚度的八倍，垂直翅片平面方向超出翅片厚度的高度为迎风区(1)厚度的1.5倍。

2.根据权利要求1所述的一种带有波纹的换热管翅片，其特征在于：所述迎风区(1)面积大于背风区(3)面积。

3.根据权利要求1所述的一种带有波纹的换热管翅片，其特征在于：所述翅片采用冲压一体成型，翅片上的波纹(7)冲压在翅片上。

4.根据权利要求1所述的一种带有波纹的换热管翅片，其特征在于：所述凹槽(9)的数量为四个。

5.根据权利要求1所述的一种带有波纹的换热管翅片，其特征在于：所述凹槽(9)边缘设置延长倒角(5)，且延长倒角(5)与凸起(8 )在翅片的同一面，凸起(8 )垂直翅片平面方向超出翅片厚度的高度为延长倒角(5)的高度，延长倒角(5)的高度为迎风区(1)翅片厚度的两倍。

说明书

一种带有波纹的换热管翅片

技术领域

[0001] 本发明涉及一种带换热管翅片，具体涉及一种用于余热回收中带有波纹的换热管翅片，适用于石油、化工、冶金、电力、能源等行业各种类型的换热和加热设备。

背景技术

[0002] 能源是人类经济和社会进步的重要基础，随着我国能源消耗的持续增长，节能减排已经成为我国经济和社会发展的一项长远方针。火力发电厂在电力工业中所占比最大，
提升火电机组的能源利用效率非常紧迫。火电厂通常设置省煤器来回收烟气余热以达到节
能的目的。通过增加翅片来增大换热管换热面积从而强化换热是一种普遍方式。

[0003] 目前使用较多的H型翅片和环形翅片在换热时会在背风区产生气流分离和回流，灰颗粒难以在不同翅片间流动，因此易形成积灰，为降低积灰对换热的影响，通常采用翅化
比较低的翅片，因此换热器体积较大。

发明内容

[0004] 为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种带有波纹的换热管翅片，本发明翅片为一种换热性能好、流动阻力小、的烟气余热回收翅片。其能有效改善
背风区出现的气流分离和回流现象，加强翅片温度场和烟气速度协同性，提高换热效率，同
时有效减少积灰，避免流动通道堵塞。

[0005] 本发明采用以下技术方案：

[0006] 一种带有波纹的换热管翅片，包括迎风区1、换热强化区2、背风区3、弧形迎风面4、延长倒角5、背风区末端6、波纹7和凹槽9；所述翅片顺着烟气流动方向的两侧对称均匀的开
有多个凹槽9，沿烟气流动方向，从烟气进入翅片处到开始出现第一个凹槽9的部分为迎风
区1，从烟气来流方向经过的第一个凹槽9开始到最后一个凹槽9结束为换热强化区2，从最
后一个凹槽9结束到翅片末端为背风区3；迎风区1有弧形迎风面4，迎风区1上距离弧形迎风
面4十倍迎风区翅片厚度处有设有波纹7；换热强化区2中，每两个相邻凹槽9中间设有波纹
7，背风区末端6翅片厚度逐渐变小，最终变为换热强化区2厚度的一半。

[0007] 所述迎风区1面积大于背风区3面积。

[0008] 所述翅片采用冲压一体成型，翅片上的波纹7冲压在翅片上。

[0009] 所述凹槽9的数量为四个。

[0010] 所述弧形迎风面4为烟气首先与翅片接触的面，且截面为以迎风区1翅片厚度为直径的半圆。

[0011] 所述波纹7位于翅片迎风区1和换热强化区2共2组，每组波纹7都由五个凸起8构成；五个凸起8的分布方向与翅片的对称轴相垂直，其中第三个凸起8的对称轴与翅片的对
称轴重合，其余四个凸起8沿翅片对称轴对称地分布在第三个凸起8的两侧；相邻两个凸起8
之间的间隔为迎风区1处的翅片厚度的两倍。

[0012] 所述凸起8头部为半球体，尾部为半圆锥，凸起8沿烟气流动方向的长度为迎风区1处翅片厚度的八倍，垂直翅片平面方向超出翅片厚度的高度为迎风区1厚度的1.5倍。

[0013] 所述凹槽9边缘设置延长倒角5，且延长倒角5与凸起7在翅片的的同一面，凸起7垂直翅片平面方向超出翅片厚度的高度为延长倒角5的高度，延长倒角5的高度为迎风区1翅
片厚度的两倍。

[0014] 和现有技术相比较，本发明具有以下优点：

[0015] 1)迎风区1具有较好的换热条件，采用弧形迎风面可以对气流有一定的梳理和导流作用，可以减少平直表面对气流的阻挡从而减小形状阻力，进而有效减小压损失。迎风区
1面积大于背风区3，这种偏心设计使换热良好的迎风区1面积更大，换热效果更好。

[0016] 2)迎风区1和换热强化区2有若干流线型的波纹7，这些波纹7由冲压形成，一面凸起另一面凹陷，在凸起8一面的背后会产生一系列的纵向涡，在凹陷的一面由于流束的快速
舒张和收缩会在凹陷的盲孔内产生回流，扰乱气流从而破坏翅片的热边界层，两面均可以
有效加强换热扰动，同时增加换热面积。正向流动时波纹阻力很小，但是逆向流动会产生很
大流动阻力，因此，可减弱甚至消除回流，从而减少积灰的聚集。波纹头部采用半球形设计，
能有效减少烟气中颗粒物对于波纹的磨损，延长翅片管的使用寿命。

[0017] 3)背风区3换热采用变截面翅片设计，可有效减小翅片重量，并且翅片整体也是头部圆，尾部细长的设计，可有效减小流动阻力。

[0018] 4)用延长倒角5的方式，可以让焊接工艺更加方便，加工无需用设备压紧，且可以减小因为翅片表面粗糙度过大而导致的接触热阻过大的问题，焊加工时熔融物完全填充倒
角与基管的缝隙，因此可以大大增加翅片与基管的接触面积。

[0019] 5)与常见的环形翅片和H型翅片相比，采用本发明翅片管换热器可以保证积灰程度与其它翅片管相当，同时减小了换热器的体积，减小了换热器布置的难度，增加了换热器
整体的刚度。

附图说明

[0020] 图1为本发明中翅片的轴测图。

[0021] 图2为本发明中翅片中波纹的放大图。

[0022] 图3为本发明中翅片与基管焊接成换热器结构示意图。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界
定。

[0024] 如图1所示，一种带有波纹的换热管翅片，包括迎风区1、换热强化区2、背风区3、弧形迎风面4、延长倒角5、背风区末端6、波纹7和凹槽9；所述翅片顺着烟气流动方向的两侧对
称均匀的开有多个凹槽9，沿烟气流动方向，从烟气进入翅片处到开始出现第一个凹槽9的
部分为迎风区1，从烟气来流方向经过的第一个凹槽9开始到最后一个凹槽9结束为换热强
化区2，从最后一个凹槽9结束到翅片末端为背风区3；迎风区1有弧形迎风面4，迎风区1上距
离弧形迎风面4十倍迎风区翅片厚度处有设有波纹7；换热强化区2中，每两个相邻凹槽9中
间设有波纹7，背风区末端6翅片厚度逐渐变小，最终变为换热强化区2厚度的一半。

[0025] 作为本发明的优选实施方式，所述迎风区1面积大于背风区3面积。

[0026] 作为本发明的优选实施方式，弧形迎风面4为烟气首先与翅片接触的面，且截面是以迎风区1翅片厚度为直径的半圆。

[0027] 作为本发明的优选实施方式，所述波纹7位于翅片迎风区1和换热强化区2共2组，如图2所示，每组波纹7都由五个凸起8构成；五个凸起8的分布方向与翅片的对称轴相垂直，
其中第三个凸起8的对称轴与翅片的对称轴重合，其余四个凸起8沿翅片对称轴对称地分布
在第三个凸起8的两侧；相邻两个凸起8之间的间隔为迎风区1处的翅片厚度的两倍。凸起8
头部为半球体，尾部为半圆锥，凸起8沿烟气流动方向的长度为迎风区1处翅片厚度的八倍，
垂直翅片平面方向超出翅片厚度的高度为迎风区1厚度的1.5倍。

[0028] 作为本发明的优选实施方式，翅片采用冲压一体成型，翅片上的波纹冲压在翅片上，翅片与基管焊接而成，连续焊接为换热器如图3所示，焊接开头和末尾采均用半个翅片，
延长倒角5与翅片连接处为焊接连接，其缝隙焊接填充，可以大大增加翅片与基管的接触面
积，基本消除接触热阻。翅片为矩形结构，迎风区1翅片头部为以翅片厚度为直径的半圆，波
纹位于迎风区1和换热强化区2，凸起8特征为头部圆，尾部细长。背风区为变厚度翅片。翅片
与基管焊接部分具有延长倒角5，倒角高度为翅片厚度的两倍。

[0029] 本发明所提供的翅片管中翅片在迎风区1部分的面积大于其在背风区3部分的面积。当烟气在翅片管束中流动时，会在翅片管背风区3和换热强化区2出现明显的气流分离
和回流区。由于本发明采用的流线型型翅片管中，且不再留有翅片间隙，故翅片面积更大，
回流量更小。使换热器总体的换热性能得到提高，且积灰量减少。