换热管、换热器管芯、换热器及制造方法技术

本申请公开一种换热管，包括：第一中空管，包括敞开的第一端和第二端；和第二中空管，包括敞开的端部和封闭的端部，第一中空管内置在第二中空管中，在第一中空管外壁和第二中空管内壁之间形成有间隙，并且第一中空管的第一端伸出在第二中空管的敞开的端部之外，第二端与第二中空管的封闭的端部的内壁间隔开，换热管的第二中空管的敞开的端部和第一中空管的第二端中间的部分绕一中心缠绕为螺旋状。本申请还公开了使用该换热管的换热器管芯及换热器及其制造方法。通过采用螺旋缠绕式、套管式换热管，能够增大换热面积，由此提高换热效率，同时避免换热器管芯及换热器使用中由于换热管热膨胀造成的应力变形、焊缝撕裂，还能够降低露点腐蚀的可能性。

【技术实现步骤摘要】
换热管、换热器管芯、换热器及制造方法
本专利技术涉及炼油、化工等行业余热回收领域，具体地，涉及一种提高换热效率改进的换热管、换热器管芯、换热器及制造方法。
技术介绍
逆流螺旋缠绕管换热器的换热效率较高，广泛应用于各个领域。但是，以酸性高温烟气与低温介质换热的实际应用为例，酸性高温烟气走壳程，低温介质走管程，在烟气出口处附近，高温的烟气经换热后温度降低，对应位置的管内为刚流入换热器的低温介质，导致烟气出口处换热管壁温较低。因酸性高温烟气含有酸性腐蚀性气体组分，如二氧化硫，当温度低到其酸露点腐蚀温度以下时，即会对金属换热管造成腐蚀，导致部分换热管腐蚀穿孔而泄漏，影响换热器的换热效果和使用寿命，但是如果将排烟温度提高避开露点腐蚀，又将会造成高温烟气余热浪费。因此需要能解决上述问题、换热效率高的换热管、换热器管芯及换热器。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供至少部分解决上述问题的换热管、换热器管芯及换热器。根据本专利技术的一个方面，提供一种换热管，包括：第一中空管和第二中空管，第一中空管包括敞开的第一端和第二端，第二中空管包括敞开的端部和封闭的端部，第一中空管内置在第二中空管中，在第一中空管外壁和第二中空管内壁之间形成有间隙，并且第一中空管的第一端伸出在第二中空管的敞开的端部之外，第一中空管的第二端与第二中空管的封闭的端部的内壁间隔开，其中，所述换热管的第二中空管的敞开的端部和第一中空管的第二端中间的部分绕一中心缠绕为螺旋状。本专利技术的换热管为螺旋套管式换热管，相较于现有技术的缠绕管式换热器的换热管，换热管内的流体介质的流动行程为第一中空管的长度和第二中空管的长度之和，因此本专利技术的螺旋套管式换热管增大了换热面积，能够提高换热管的换热效率。而且，本专利技术的螺旋套管式换热管的管外壁温度相较于现有技术的缠绕管式换热器的换热管的管外壁温度更高，降低了发生露点腐蚀的可能性。优选地，所述第一中空管和第二中空管的横截面形状均为双轴对称，彼此的双轴重叠设置，第一中空管和第二中空管的横截面的至少沿一个对称轴方向的端部的一部分彼此重叠。第一中空管和第二中空管通过形状配合彼此浮动地保持抵接，既允许彼此之间形成稳定的间隙，又能使彼此相对轴向移动，在实际使用过程中，受热膨胀伸长时，不会彼此约束而产生应力变形。优选地，第一中空管的横截面尺寸小于第二中空管的横截面尺寸。优选地，第一中空管包括支撑件，支撑件从第一中空管的外壁伸出，伸出端浮动地抵接第二中空管的内壁，用于保持第一中空管和第二中空管之间的间隙。根据本专利技术的换热管在第一中空管的横截面尺寸小于第二中空管的横截面尺寸的情况下，即第一中空管被包含在第二中空管中，横截面彼此不相抵触的情况下，则可以使用支撑件来保持第一中空管和第二中空管之间的稳定间隙。实际使用中，由于第一中空管和第二中空管都会单独固定，因此理论上不需要支撑件也可以保持第一中空管和第二中空管之间的稳定间隙。优选地，支撑件为螺栓螺母组件，所述螺栓穿过第一中空管从第一中空管伸出，通过螺母保持在第一中空管上，或者支撑件为固定在第一中空管外壁表面并且从其伸出的鳍片或筋板。优选地，至少第二中空管中的横截面包括长轴和短轴。根据本专利技术另一方面，提供一种换热器管芯，包括上管板和下管板，上管板和下管板分别包括通孔；缠绕芯体，沿轴向延伸，上端固定在下管板的中心；和换热管层，一个换热管层中包括至少一根换热管，所述换热管为前面所述的换热管，每一层中的换热管以相同的螺旋半径和螺旋角以缠绕芯体作为中心缠绕设置，换热管的第一中空管的第一端穿过上管板中的通孔并且与其密封连接，换热管的第二中空管的敞开的端部穿过下管板中的通孔并且与其密封连接，换热管的下端为自由端。根据本专利技术的换热器管芯由于采用了如前面所述的换热管，并且换热管的下端保持为自由端，因此能够增大换热面积，提高换热效率，同时避免换热器管芯使用中由于换热管热膨胀造成的应力变形、焊缝撕裂，还能够降低发生露点腐蚀的可能性。优选地，相邻的换热管层中的换热管的缠绕方向相反，所述换热管的长度基本一致。将相邻换热管层中的换热管的缠绕方向相反设置会增大换热管层之间的湍流，提高换热效率。将缠绕管式换热器中的换热管的长度设置为基本一致，能够确保换热管的压降一致，保证换热均匀性。优选地，所述换热管的第二中空管的敞开的端部延伸并且敞开在上管板和下管板之间，第一中空管和第二中空管在上管板和下管板之间的部分为直管段。第二中空管的敞开的端部不限于设置在下管板上，其也可以延伸并且敞开在上管板和下管板之间。第一中空管和第二中空管在上管板和下管板之间的部分为直管段便于其穿设在上管板和下管板中的对应通孔中。优选地，所述换热管在下管板与换热管缠绕为螺旋状的部分之间依次包括直管段和过渡管段。直管段和过渡管段的设置能够避免制造加工过程中换热管过大的变形。优选地，换热器管芯还包括保持板，保持板固定到壳体，保持板上包括与第二中空管的横截面形状相同的换热管通孔，所述换热管在缠绕为螺旋状的部分和自由端之间依次包括过渡管段和直管段，直管段穿过保持板上的换热管通孔并且与其间隙配合。保持板与壳体之间的固定连接可以为焊接等不可拆卸连接，也可为螺栓螺母等可拆卸连接，保持板的可拆卸连接便于换热器管芯的维护，例如，便于清灰。优选地，换热器管芯还包括保持板，保持板分别与缠绕芯体的下端和换热管的下端固定连接，保持板能在缠绕芯体的下端以及换热管的下端受热膨胀自由伸长时随其移动。保持板的设置能够避免换热管和缠绕芯体在使用中受到流体介质的冲刷而震荡，保证换热器的正常运行。保持板在防止换热管和缠绕芯体震荡时，还能使换热管和缠绕芯体的下端保持为自由端，以避免使用中由于热膨胀产生的应力与变形。优选地，换热管的至少第二中空管的横截面包括长轴和短轴，其长轴设置为平行于缠绕芯体的中心轴线方向。将换热管外管的横截面长轴设置为平行于管外第二流体介质的流动方向，即平行于换热器的轴向方向，能减小第二流体介质的流动阻力及管后滞留区域，由此进一步提高换热效率。根据本专利技术又一方面，提供一种换热器，包括：壳体，沿纵向延伸，包括第一流体介质进口和第一流体介质出口，第二流体介质进口和第二流体介质出口；以及设置在壳体内的根据前面所述的换热器管芯，所述换热器管芯通过上管板和下管板与壳体密封连接，其中，第一流体介质进口与第一中空管的第一端流体密封连通，第一流体介质出口与第二中空管的敞开端部流体密封连通，第一流体介质进口、第一中空管第一端、第一中空管内腔、第一中空管第二端、第一中空管和第二中空管之间的间隙、第二中空管的敞开端部和第一流体介质出口形成第一流体介质通道，第二流体介质进口和第二流体介质出口与壳体形成与第一流体介质通道密封隔离的第二流体介质通道，换热管位于下管板下方的部分伸入到第二流体介质通道中。根据本专利技术的换热器由于使用前面所述的换热管及换热器管芯，因此能够增大换热面积，提高换热效率，同时避免换热器管芯及换热器使用中由于换热管热膨胀造成的应力变形、焊本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种换热管，包括：第一中空管和第二中空管，第一中空管包括敞开的第一端和第二端，第二中空管包括敞开的端部和封闭的端部，第一中空管内置在第二中空管中，在第一中空管外壁和第二中空管内壁之间形成有间隙，并且第一中空管的第一端伸出在第二中空管的敞开的端部之外，第一中空管的第二端与第二中空管的封闭的端部的内壁间隔开，其中，所述换热管的第二中空管的敞开的端部和第一中空管的第二端中间的部分绕一中心缠绕为螺旋状。/n

【技术特征摘要】
1.一种换热管，包括：第一中空管和第二中空管，第一中空管包括敞开的第一端和第二端，第二中空管包括敞开的端部和封闭的端部，第一中空管内置在第二中空管中，在第一中空管外壁和第二中空管内壁之间形成有间隙，并且第一中空管的第一端伸出在第二中空管的敞开的端部之外，第一中空管的第二端与第二中空管的封闭的端部的内壁间隔开，其中，所述换热管的第二中空管的敞开的端部和第一中空管的第二端中间的部分绕一中心缠绕为螺旋状。


2.根据权利要求1所述的换热管，其中，所述第一中空管和第二中空管的横截面形状均为双轴对称，彼此的双轴重叠设置，第一中空管和第二中空管的横截面的至少沿一个对称轴方向的端部的一部分彼此重叠。


3.根据权利要求1所述的换热管，其中，第一中空管的横截面尺寸小于第二中空管的横截面尺寸。


4.根据权利要求3所述的换热管，其中，第一中空管包括支撑件，支撑件从第一中空管的外壁伸出，伸出端浮动地抵接第二中空管的内壁，用于保持第一中空管和第二中空管之间的间隙。


5.根据权利要求4所述的换热管，其中，支撑件为螺栓螺母组件，所述螺栓穿过第一中空管从第一中空管伸出，通过螺母保持在第一中空管上，或者支撑件为固定在第一中空管外壁表面并且从其伸出的鳍片或筋板。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的换热管，其中，至少第二中空管中的横截面包括长轴和短轴。


7.一种换热器管芯，包括上管板和下管板，上管板和下管板分别包括通孔；缠绕芯体，沿轴向延伸，上端固定在下管板的中心；和换热管层，一个换热管层中包括至少一根换热管，所述换热管为根据权利要求1-6中任一项所述的换热管，每一层中的换热管以相同的螺旋半径和螺旋角以缠绕芯体作为中心缠绕设置，换热管的第一中空管的第一端穿过上管板中的通孔并且与其密封连接，换热管的第二中空管的敞开的端部穿过下管板中的通孔并且与其密封连接，换热管的下端为自由端。


8.根据权利要求7所述的换热器管芯，其中，相邻的换热管层中的换热管的缠绕方向相反，所述换热管的长度基本一致。


9.根据权利要求7或8所述的换热器管芯，其中，所述换热管的第二中空管的敞开的端部延伸并且敞开在上管板和下管板之间，第一中空管和第二中空管在上管板和下管板之间的部分为直管段。


10.根据权利要求7或8所述的换热器管芯，其中，所述换热管在下管板与换热管缠绕为螺旋状的部分之间依次包括直管段和过渡管段。


11.根据权利要求10所述的换热器管芯，其中，换热器管芯还包括保持板，保持板固定到壳体，保持板上包括与第二中空管的横截面形状相同的换热管通孔，所述换热管在缠绕为螺旋状的部分和自由端之间依次包括过渡管段和直管段，直管段穿过保持板上的换热管通孔并且与其间隙配合。


12.根据权利要求10所述的换热器管芯，其中，换热...

【专利技术属性】
技术研发人员：程向锋，武立国，杨芳，张国萍，于景发，吕金豹，张新民，王佳，陈霄，
申请(专利权)人：洛阳超蓝节能技术有限公司，山东宜特装备制造有限公司，程向锋，
类型：发明
国别省市：河南;41