带有扰流片的锅炉水冷壁强化传热管的制作方法

本实用新型涉及锅炉水冷壁管强化换热领域，具体涉及到一种带有扰流片的锅炉水冷壁强化传热管。

背景技术：

一次能源以煤炭为主且多为劣质煤种，其中由于发电而消耗的煤炭量占据煤炭总量的比例非常巨大。与传统的火电技术相比，超超临界循环流化床燃烧技术具有效率高，煤种适应性强以及污染物排放少等诸多优点而被广泛使用。为了保证超超临界循环流化床运行的稳定性和安全性，其水冷壁推荐采用内螺纹管来推迟膜态沸腾的发生，从而最大程度避免爆管等危险事故。

然而，传统的超临界锅炉水冷壁所采用的内螺纹管的内肋截面形状多为矩形或等腰梯形，由于内肋的旋流作用，流体在内肋的背风侧存在流速降低甚至流动停滞等现象，宏观表现为内肋背风侧根部温度明显高于内肋顶部温度，容易造成内螺纹管壁面局部温度过高而发生损坏。此外，传统的内肋仅强化了管体近壁面处的流动和换热情况，而忽略了与中心流体之间的热交换效率。因此，设计一种能够避免内肋背风侧根部温度过高并提高壁面处流体与中心流体之间的传热效率的水冷壁内螺纹管显得十分重要。

通过检索，中国专利(cn202852785u)公开了一种带有扰流片的锅炉水冷壁强化传热管，包括管体和螺纹齿，螺纹齿沿着管体内壁以螺旋前进的方式布置，螺纹齿在管体横截面上的形状为梯形，每个螺纹齿的梯形底部至相邻两个螺纹齿中心线的距离限定在的范围内，其中，p为螺纹齿的螺距，s为螺纹齿的顶宽。该专利在一定程度上减小了内螺纹管的流动阻力，但是并没有改善内肋背风侧根部局部温度较高的问题，也没有考虑到提高壁面附近流体与中心流体之间传热效率的问题。

中国专利(cn206369496u)公开了具有弧形过渡截面肋片的宽负荷带有扰流片的锅炉水冷壁强化传热管，包括管体及在管体内壁面呈螺旋状布置的内螺纹肋片，其中内螺纹肋片截面形状为等腰梯形，其侧面与顶面和底面的连接面为弧形截面。该专利在一定程度上强化内螺纹管换热以及减小流动阻力，但是同样也没有改善内螺纹管局部温度较高以及壁面附近流体和主流流体传热效率的问题。

技术实现要素：

本实用新型克服原有技术不足，提出一种带有扰流片的锅炉水冷壁强化传热管，采用扰流片与非等腰梯形截面内肋结构，能够改善内肋背风侧根部温度较高的现象，提高水冷壁运行安全性，并能够加强近壁面流体与主流流体之间的混合，提高二者之间的传热系数，增强传热能力。

本实用新型解决现有技术问题所采用的技术方案是：

一种含有扰流片与非等腰梯形截面内肋的带有扰流片的锅炉水冷壁强化传热管，包括管体、沿管体轴向方向布置的扰流片和沿管体轴向方向螺旋布置的内肋；所述的扰流片由片材扭制而成，多个扰流片在管体内沿轴向间隔设置，且每个扰流片的迎风与管体内壁连接；所述的内肋截面形状为非等腰梯形。

所述的扰流片采用不锈钢片扭制而成，扭转角度为90°。

所述的扰流片迎风侧焊接在管体内壁，且在管体内沿轴向方向以间隔1000～1300mm的距离排布。

所述的扰流片迎风侧高度a大于背风侧高度b。

所述的扰流片迎风侧高度a应略小于管体内径d，背风侧高度b为1/3a。

所述的扰流片长度l为400～500mm，厚度s为3～5mm。

非等腰梯形的内肋迎风面边长小于背风面边长。

非等腰梯形的所述的内肋截面形状为非等腰梯形，且下底面与管体内壁面平滑连接。

所述的内肋下底面长w为4～6mm，高h为0.9～1.2mm，侧面与下底面的夹角α为60～70°，β为20～30°。

所述的内肋螺旋升角γ为30～50°，截距p为15～25mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型由管体、沿管体轴向方向布置的扰流片和沿管体轴向方向螺旋布置的非等腰梯形截面螺旋内肋三部分组成，本实用新型采用扰流片与非等腰梯形截面内肋相配合的方式，增大了近壁面流体与主流流体之间的传热效率，减少了内肋背风侧流体旋流的发生，即降低了局部温度，从整体上提高了内螺纹管的传热性能，确保锅炉水冷壁安全运行。其中扰流片的作用在于加强近壁面流体与主流流体之间的混合，提高二者的传热效率，使壁面处的热量能够尽快被主流流体带走，以免造成热堆积而导致壁面温度过高；此外，采用非等腰梯形截面螺旋内肋不仅可以增大管体内壁面的换热面积，同时其旋流作用可以迫使流体旋转，破坏近壁面处流体边界层，从而提高管体内壁面的传热性能，非等腰梯形截面由于其背风侧与下底面的夹角角度较小，可以减少此处涡流的出现，进一步提高管体内壁面的传热性能，避免局部温度过高的现象出现。

附图说明

图1为本实用新型带有扰流片的锅炉水冷壁强化传热管的结构示意图；

图2为图1沿a-a向剖面图；

图3为扰流片结构示意图；

图4为非等腰梯形截面内肋的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

如图1和图2所示，本实用新型一种带有扰流片的锅炉水冷壁强化传热管，包括管体1、沿管体轴向方向布置的扰流片2和沿管体轴向方向螺旋布置的内肋3。扰流片2由片材扭制而成，多个扰流片2在管体2内沿轴向间隔设置，且每个扰流片2的迎风与管体1内壁连接；所述的内肋3截面形状为非等腰梯形。

如图3所示，扰流片2采用不锈钢片扭制而成，扭转角度为90°。

如图3所示，优选地，扰流片2迎风侧焊接在管体1内壁，且在管体1内沿轴向方向以间隔1000～1300mm的距离排布；

如图3所示，优选地，扰流片2迎风侧高度a应略小于管体1内径d，背风侧高度b为

如图3所示，优选地，扰流片2长度l为400～500mm，厚度s为3～5mm。

如图4所示，优选地，内肋3截面形状为非等腰梯形，且其下底面与管体1内壁面平滑连接；

如图4所示，优选地，内肋3下底面长w为4～6mm，高h为0.9～1.2mm，侧面与下底面的夹角α为60～70°，β为20～30°；

如图4所示，优选地，内肋3螺旋升角γ为30～50°，截距p为15～25mm。

本实用新型克服原有技术中近壁面流体与主流流体之间换热效果差，内肋背风侧局部温度较高的问题，采用扰流片配合非等腰梯形截面内肋的形式，较好地解决了上述问题，提高了内螺纹管整体的传热效率，确保锅炉水冷壁的运行安全性。

本实用新型效果为：由管体、沿管体轴向方向布置的扰流片和沿管体轴向方向螺旋布置的非等腰梯形截面螺旋内肋三部分组成，其中扰流片的作用在于加强近壁面流体与主流流体之间的混合，提高二者的传热效率，使壁面处的热量能够尽快被主流流体带走，以免造成热堆积而导致壁面温度过高；此外，采用非等腰梯形截面螺旋内肋不仅可以增大管体内壁面的换热面积，同时其旋流作用可以迫使流体旋转，破坏近壁面处流体边界层，从而提高管体内壁面的传热性能，非等腰梯形截面由于其背风侧与下底面的夹角角度较小，可以减少此处涡流的出现，进一步提高管体内壁面的传热性能，避免局部温度过高的现象出现。

以上，仅为本实用新型的较佳实施例，并非仅限于本实用新型的实施范围，凡依本实用新型范围的内容所做的等效变化和修饰，都应为本实用新型的技术范畴。

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