[发明专利]一种传热管

说明书

技术领域

本发明涉及一种传热管，该传热管特别适用于加热炉，尤其是生产乙烯的裂解炉。

背景技术

传热过程的傅立叶定理如下式（1）所示，其中q为传热量，A为传热面积，k为传热系数，t/y为温度梯度，

qA=-kdtdy---(1)]]>

以石油化学工业中的加热炉为例，在传热面积（由加热炉的能力决定）和温度梯度（由炉管材质和燃烧器的能力决定）确定的情况下，唯一能够提高单位面积传热量的方法就是提高传热系数。传热系数k是由主流体的热阻、边界层的热阻决定的，按照普兰特边界层流动理论，当实际流体沿固体壁面流动时，紧贴在壁面的一层极薄的流体，将附着在壁面不滑脱，即靠近壁面的流体的流速为零，在流体流动主体和壁面之间存在一个流动边界层，这个边界层虽然很薄，但实际情况已经证明，它的传热阻力却非常大。热量通过流动边界层后，就可以迅速传递到主体物流中心，因此，通过某种方式减薄边界层，将有效地增加传热量。

CN1121996A公开了一种生产乙烯的方法，该方法是在裂解炉管中沿炉管的轴向从炉管的入口端到出口端设置一个或多个区域或全部区域管壁内表面上的肋片，肋片由沿管的轴向在管壁内表面上的螺旋延伸的突起形成，肋片的方向与管的中心线相交并具有适当的节距。该发明通过管壁内表面上的螺旋形突起来达到搅动流体的目的，从而达到更大的紊流，在传热的同时尽量降低压降的损失。该发明中，肋片为沿管得轴向在管壁表面上螺旋延伸的螺旋突起形成，或各肋片围绕管中心线在管壁表面上周向衍生的环形突起。很明显，随着炉管使用时间的增加，炉管内表的结焦将会使得螺旋形突起的作用越来越弱，无法延续传热的目的。

CN1711340A公开了一种用于生产乙烯的裂解炉中的裂化管，具有形成在其内表面上且相对于管的中心线倾斜的用于搅拌管内部流体的翅片，所述的翅片离散布置在一个或者多个螺旋轨迹上。这种结构的炉管能够抑制炉管的压力损失，但其传热过程的效果同样也受到损失。

CN1260469A公开了一种能传热过程的热交换管，该热交换管是采用真空冶炼熔模精铸技术制造的扭曲片和圆管集成一体的炉管，其目的是改善传热效果，减小结焦倾向，而且使用性能稳定可靠，工作寿命长。该发明中，扭曲片为强化传热元件的内径绕其中心线旋转的同时沿中心线上下平移而经过的轨迹曲面。采用上述形状的扭曲片，在流体通过扭曲片的时候，由于扭曲片的面积较大，流体通过强化传热元件的压降仍较大。对于管式加热炉而言，压降越低，更有利于节约能量。对于裂解炉来说，压降的降低将有利于裂解反应的选择性的提高，从而提高目的产品如乙烯丙烯的收率。因此，如何进一步在提高传热效果的同时降低强化传热元件的压降是强化传热元件的重要研究方向。

发明内容

本发明的目的为了克服现有技术中的传热管在提高传热效果的同时引起的压降仍比较大的缺点，提供一种提高传热效果的同时尽最大程度降低流体压降的传热管。

本发明的发明人通过研究发现，包括扭曲片的传热管在流体经过时，靠近管中心流体的流线发生改变的较少，而靠近管壁的流体的流线发生较大改变，为螺旋形流线，正是该部分螺旋形流线为传热过程起到了关键的作用，因此，只需要改变靠近管壁附近的流体的流线的流向，使其产生扰流，就可以有效地传热管的传热效果。即，当扭曲片为传热管的内径绕其中心线旋转的同时沿中心线上下平移而经过的轨迹曲面时，通过贯穿所述扭曲片的表面形成的边缘闭合的横孔，该横孔能够通过轴向方向流动的流体，也能够通过径向方向流动的流体，因此也能够改变流体的流向，破坏原有的层流，以增加传热系数，提高了换热管的传热效果。而且扭曲片上的横孔可以沿轴向方向上下对应，这样就可以沿轴向贯通，从而便于机械清焦和水力清焦操作。基于此发现，完成了本发明。

本发明提供一种传热管1，该传热管1中设置有扭曲片2，其中，该扭曲片2具有贯穿所述扭曲片的表面而形成的边缘闭合的横孔3。

优选地，在所述横孔3中心处做所述扭曲片2的切面，所述横孔在该切面上的投影为圆形。