一种多管组合类椭圆型换热管固体散料换热器的制作方法

本发明涉及一种热交换装置，特别涉及一种高温固体散料换热装置。可用于高温固体散料余热回收、工业高温散料冷却、工业原料加热、以及其他散料冷却或加热过程。

背景技术：

现代工业生产过程中会产生大量待冷却或加热产物或废渣，且大部分以固体颗粒物的形式存在。如我国冶金、建材等行业每年产生45亿吨以上高温散料，余热量超过1亿吨标煤。目前针对固体散料间接换热应用较为广泛的是管排式换热器。管排式换热器常见为圆管叉排或顺排排列组成的换热器。圆管具有承压能力好，制造工艺成熟简单，管内强化换热技术成熟等优点，但固体散料绕圆管流动会在圆管的顶部形成滞止区和在圆管底部形成空穴区，滞止区内散料运动速度较低或停止运动，空穴区内散料与换热管壁间歇性接触或不接触，这两区的大小严重影响了颗粒的流动换热。而固体散料绕椭圆管流动形成的滞止区和空穴区明显小于圆管，散料流动阻力小，不易产生架桥和阻塞，换热能力强，更容易实现紧凑布置，但椭圆管承压能力弱与圆管，管内强化换热技术尚不成熟，制造工艺复杂。

因此，针对管排式固体散料换热器，急需一种结合圆管与椭圆管流动换热优势的换热管，以解决管排式固体散料换热器技术不足。

技术实现要素：

本发明提供的目的在于克服现有技术不足，提供一种多管组合类椭圆型换热管固体散料换热器，其制造工艺简单，结构紧凑，承压能力好，散料流动阻力小，不易产生架桥和阻塞，换热能力强。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明的一种多管组合类椭圆型换热管固体散料换热器具体结构，包括自上而下设置的进料口、换热管组和排料口。换热管组自上而下排列，换热管组内部为流体介质通道，外部为散料通道，每一个换热管组由多个多管组合类椭圆型换热管组成，换热管组两侧设置有流体介质入口、流体介质出口和导流罩。

换热管组至少为两组，流体介质通过流体介质入口进入底部换热管组，在导流罩作用下从下至上依次流过各换热管组，通过流体介质出口排出换热管组。

多管组合类椭圆型换热管自上而下由三根圆管组成，分别为类椭圆型换热管第一圆管、类椭圆型换热管第二圆管和类椭圆型换热管第三圆管，其中椭圆型换热管第一圆管和类椭圆型换热管第三圆管管径相等且管径小于类椭圆型换热管第二圆管。三根圆管的组合形成外轮廓为类似椭圆形的组合换热管，类椭圆型换热管第二圆管直径类似椭圆管的短轴，三管直径之和类似椭圆管的长轴。

圆管内部可设置用于强化换热或导流的装置，是钉柱、纽带或内翅片，或钉柱、纽带、内翅片的组合。多管组合类椭圆型换热管外部可设置用于强化换热或导流的装置，是翅片、钉柱或翅片和钉柱的组合。

圆管之间固定方式是焊接、管件固定架连接固定或焊接和管件固定架组合。用于固定管件的管件固定架是外部强化换热的翅片。

类椭圆型换热管第二圆管端部设置有类椭圆型换热管第二圆管异径接头和与换热箱体固定的椭圆型换热管第二圆管端接头。

本发明有如下优点：

1)多圆管从上至下依次排列形成类椭圆型换热管，由于类椭圆型换热管第一圆管底部和类椭圆型换热管第二圆管顶部接触，屏蔽了类椭圆型换热管第一圆管的空穴区和类椭圆型换热管第二圆管的滞止区，由于类椭圆型换热管第三圆管顶部和类椭圆型换热管第二圆管底部接触，屏蔽了类椭圆型换热管第二圆管的空穴区和类椭圆型换热管第三圆管的滞止区，流动过程中只明显存在类椭圆型换热管第一圆管顶部的滞止区和椭圆型换热管第三圆管底部的空穴区。散料绕类椭圆型换热管第一圆管和类椭圆型换热管第三圆管所形成的滞止区和空穴区要明显小于截面与类椭圆型换热管相等的圆管空穴区和滞止区的减小改善了颗粒的流动性和换热性。

2)圆管较其他形状管如椭圆管可承受较大的管内或管外压力，其管内强化换热技术成熟，如钉柱、纽带和内翅片等结构。

3)类椭圆型换热管相比于圆管更容易实现紧凑布置，使整个换热器整体体积减小，从而减小了占地面积。

4)本发明一种多管组合类椭圆型换热管固体散料换热器制造工艺简单，散料流动阻力小，不易产生架桥和阻塞，换热能力强。

附图说明

图1为本发明的一个实施例主体部件轴侧示意图

图2为本发明的一个实施例主体部件俯视图

图3为图2的横切面a-a示意图

图4为图2的横切面b-b示意图

图5为多管组合类椭圆型换热管轴侧示意图

图6为多管组合类椭圆型换热管正视图

图7为图6的横切面c-c示意图

图中：1为固体散料入口，2为散料入口接口法兰，3为流体介质出口，4为流体介质出口接口法兰，5为第二换热管组和第三换热管组导流罩，6为散料出口接口法兰，7为散料出口，8为流体介质入口接口法兰，9为流体介质入口，10为第一换热管组和第二换热管组导流罩，11为第一换热管组，12为第二换热管组，13为第三换热管组，14为多管组合类椭圆型换热管，14-1为类椭圆型换热管第一圆管，14-2为类椭圆型换热管第二圆管，14-3为类椭圆型换热管第三圆管，14-4为管件固定架，14-5为焊缝，14-6为类椭圆型换热管第二圆管内翅片，14-7为类椭圆型换热管第一圆管管内纽带，14-8为类椭圆型换热管第三圆管管内纽带，14-9为类椭圆型换热管第二圆管异径接头，14-10为椭圆型换热管第二圆管管端接头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是文发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由图1-4可见，本发明的一种多管组合类椭圆型换热管固体散料换热器自上而下设置散料入料口1、换热管组和散料排料口7,换热管组共三组，自上而下排列，分别为第一换热管组11、第二换热管组12和第三换热管组13。换热管组内部为流体介质通道，外部为散料通道，每一个换热管组由多个多管组合类椭圆型换热管14组成。第一换热管组11一侧设置有流体介质出口3，第一换热管组和第二换热管组导流罩10将第一换热管组11和第二换热管组12流体介质通道连通，第二换热管组和第三换热管组导流罩5将第二换热管组12和第三换热管组13流体介质通道连通，第三换热管组13一侧设置有流体介质出入口9。

由图5-7多管组合类椭圆型换热管示意图可见，多管组合类椭圆型换热管自上而下由三根圆管组成，分别为类椭圆型换热管第一圆管14-1、类椭圆型换热管第二圆管14-2和类椭圆型换热管第三圆管14-3，其中椭圆型换热管第一圆管14-1和类椭圆型换热管第三圆管14-3管径相等且管径小于类椭圆型换热管第二圆管14-2。三根圆管由管件固定架14-4和焊接固定，管件固定架14-4也是管外强化换热的翅片，类椭圆型换热管第二圆管14-2设置有类椭圆型换热管第二圆管内翅片14-6，椭圆型换热管第一圆管14-1和类椭圆型换热管第三圆管14-3分别设置有类椭圆型换热管第一圆管管内纽带14-7和类椭圆型换热管第三圆管管内纽带14-8。类椭圆型换热管第二圆管14-2管端部设置有类椭圆型换热管第二圆管异径接头14-9和与换热箱体相固定的椭圆型换热管第二圆管管端接头14-10。

本发明的换热器在作业时，高温固体散料通过散料入料口1进入到换热器内部散料通道，在自身重力作用下向下运动，逐渐通过换热管组，最后由散料排料口7排出换热器。冷却的流体介质通过流体介质出入口9进入第三换热管组13，通过第二换热管组和第三换热管组导流罩5从第三换热管组13进入第二换热管组12，通过第一换热管组和第二换热管组导流罩10从第二换热管组12进入第一换热管组11，最后由流体介质出口3流出换热器。

本发明可多个换热管组串联或并联，组成类椭圆型换热管的三个圆管其直径可任意组合，组成不同的类椭圆型长轴和短轴以适应不同流动换热需求。圆管内部可设置多种用于强化换热或导流的装置，如钉柱、纽带或内翅片，或钉柱、纽带、内翅片的组合。多管组合类椭圆型换热管外部可设置多种用于强化换热或导流的装置，如翅片、钉柱或翅片和钉柱的组合。多管组合类椭圆型换热管既可以叉排排列也可以顺排排列。