[发明专利]一种表面辐射状开缝H型翅片管

说明书

一种表面辐射状开缝H型翅片管，包括一根基管和沿基管轴向布置的套装在基管外壁两侧的多个翅片组；每个翅片组由两片翅片组成，翅片为矩形，对称的通过其靠基管侧凹槽与基管外壁连接，两片翅片位于垂直于基管轴向的同一水平面上，之间具有一定间隙，翅片表面有若干条开缝；开缝与来流方向夹角为40°～50°，并在基管中心与翅片四角的连线两侧对称布置；本发明翅片表面开缝可以很好地对外部流体进行扰动，破坏边界层以强化传热；其次开缝方向几乎不会影响翅片管内部的热传导，也即不会使肋效率降低；再次开缝方向和流动方向可以在形成扰动破坏边界层的同时尽可能降低因边界层破坏而增加的流动阻力，再加上流动摩擦面积减小，两因素使得本发明流动阻力整体降低。

技术领域

本发明属于烟气余热利用的换热器技术领域，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，具体涉及一种表面辐射状开缝H型翅片管。

背景技术

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，本发明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。

发明内容

为解决上述工业实际应用中存在的问题，本发明的目的在于提供一种表面辐射状开缝H型翅片管，以在提高H型翅片管的换热性能的同时，尽可能降低其流动阻力，减小流动压损，最大限度地提高综合性能。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种表面辐射状开缝H型翅片管，包括一根基管1和沿基管1轴向布置的套装在基管外壁两侧的多个翅片组2；每个翅片组2由两片翅片组成，翅片为矩形，对称的通过其靠基管侧凹槽与基管1外壁连接，两片翅片位于垂直于基管1轴向的同一水平面上，之间具有一定间隙，翅片表面有若干条开缝3；所述开缝3与来流方向夹角为40°～50°，并在基管中心与翅片四角的连线两侧对称布置，开缝3的宽度为基管外径的1/15～1/10；开缝3的长度为基管1外径的1/3～2/3。

所述开缝3的条数为偶数，开缝3与来流方向夹角45°。

所述开缝3四角为直角或圆角。

所述翅片组2的排列方式分为顺列布置、错列布置或沿烟气流动方向不等间距布置。

所述基管1为椭圆管或圆管，椭圆管外径按长轴计算。