一種傳熱管制造技術

本發明專利技術公開了一種傳熱管，該傳熱管（10）中設置有扭曲片（1），其中，該扭曲片（1）具有沿所述傳熱管（10）的軸向方向從所述扭曲片的上側邊至下側邊貫穿形成的豎孔。本發明專利技術提供的傳熱管可以在提高傳熱效率的同時減少通過的流體的壓降。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種傳熱管，該傳熱管特別適用于加熱爐，尤其是生產乙烯的裂解爐。
技術介紹
傳熱過程的傅立葉定理如下式（1）所示，其中q為傳熱量，A為傳熱面積，k為傳熱系數，t/y為溫度梯度，qA=-kdtdy---(1)]]>以石油化學工業中的加熱爐為例，在傳熱面積（由加熱爐的能力決定）和溫度梯度（由爐管材質和燃燒器的能力決定）確定的情況下，唯一能夠提高單位面積傳熱量的方法就是提高傳熱系數。傳熱系數k是由主流體的熱阻、邊界層的熱阻決定的，按照普蘭特邊界層流動理論，當實際流體沿固體壁面流動時，緊貼在壁面的一層極薄的流體，將附著在壁面不滑脫，即靠近壁面的流體的流速為零，在流體流動主體和壁面之間存在一個流動邊界層，這個邊界層雖然很薄，但實際情況已經證明，它的傳熱阻力卻非常大。熱量通過流動邊界層后，就可以迅速傳遞到主體物流中心，因此，通過某種方式減薄邊界層，將有效地增加傳熱量。CN1121996A公開了一種生產乙烯的方法，該方法是在裂解爐管中沿爐管的軸向從爐管的入口端到出口端設置一個或多個區域或全部區域管壁內表面上的肋片，肋片由沿管的軸向在管壁內表面上的螺旋延伸的突起形成，肋片的方向與管的中心線相交并具有適當的節距。該專利技術通過管壁內表面上的螺旋形突起來達到攪動流體的目的，從而達到更大的紊流，在傳熱的同時盡量降低壓降的損失。該專利技術中，肋片為沿管得軸向在管壁表面上螺旋延伸的螺旋突起形成，或各肋片圍繞管中心線在管壁表面上周向衍生的環形突起。很明顯，隨著爐管使用時間的增加，爐管內表的結焦將會使得螺旋形突起的作用越來越弱，無法延續傳熱的目的。CN1711340A公開了一種用于生產乙烯的裂解爐中的裂化管，具有形成在其內表面上且相對于管的中心線傾斜的用于攪拌管內部流體的翅片，所述的翅片離散布置在一個或者多個螺旋軌跡上。這種結構的爐管能夠抑制爐管的壓力損失，但其傳熱過程的效果同樣也受到損失。CN1260469A公開了一種能傳熱過程的熱交換管，該熱交換管是采用真空冶煉熔模精鑄技術制造的扭曲片和圓管集成一體的爐管，其目的是改善傳熱效果，減小結焦傾向，而且使用性能穩定可靠，工作壽命長。該專利技術中，扭曲片為強化傳熱元件的內徑繞其中心線旋轉的同時沿中心線上下平移而經過的軌跡曲面。采用上述形狀的扭曲片，在流體通過扭曲片的時候，由于扭曲片的面積較大，流體通過強化傳熱元件的壓降仍較大。對于管式加熱爐而言，壓降越低，更有利于節約能量。對于裂解爐來說，壓降的降低將有利于裂解反應的選擇性的提高，從而提高目的產品如乙烯丙烯的收率。因此，如何進一步在提高傳熱效果的同時降低強化傳熱元件的壓降是強化傳熱元件的重要研究方向。
技術實現思路
本專利技術的目的為了克服現有技術中的傳熱管在提高傳熱效果的同時引起的壓降仍比較大的缺點，提供一種提高傳熱效果的同時盡最大程度降低流體壓降的傳熱管。本專利技術的專利技術人通過研究發現，包括扭曲片的傳熱管在流體經過時，靠近管中心流體的流線發生改變的較少，而靠近管壁的流體的流線發生較大改變，為螺旋形流線，正是該部分螺旋形流線為傳熱過程起到了關鍵的作用，因此，只需要改變靠近管壁附近的流體的流線的流向，使其產生擾流，就可以有效地傳熱管的傳熱效果。即，當扭曲片為傳熱管的內徑繞其中心線旋轉的同時沿中心線上下平移而經過的軌跡曲面時，去除部分扭曲，可以減小扭曲片對流過的流體產生的阻力，從而可以減小壓降損失；同時，存留在管壁附近的扭曲片仍可使流過的流體產生擾流，強化傳熱，從而可以得到兼具較小的壓降損失和較大的傳熱效果的傳熱管。再者，本專利技術提供的傳熱管，物流在扭曲片處產生大的擾動，當用于毫秒爐中時，很大程度可以減小結焦。基于此發現，完成了本專利技術。本專利技術提供一種傳熱管10，該傳熱管10中設置有扭曲片1，其中，該扭曲片1具有沿所述傳熱管10的軸向方向從所述扭曲片的上側邊至下側邊貫穿形成的豎孔。優選地，該豎孔呈軸對稱，所述豎孔的中心線與所述傳熱管10的中心線重合。優選地，所述豎孔的孔徑與傳熱管10的內徑的比值為0.05-0.95，優選為0.05-0.5。優選地，所述傳熱管10中設置的扭曲片1的個數為1-24，優選為2-10。優選地，所述傳熱管10中設置多個所述扭曲片1，相鄰所述扭曲片1之間的軸向距離與傳熱管10的內徑的比值為15-75，進一步優選為25-50。當所述傳熱管10中設置多個所述扭曲片1時，優選地，相鄰的扭曲片1的橫截面相互垂直。優選地，所述扭曲片1的軸向長度和所述傳熱管10的內徑的比值為1-10，優選為1-6，進一步優選為2-4。優選地，所述扭曲片1的旋轉角度為90-1080°，優選為120-360°。優選地，所述扭曲片1橫截面的厚度與傳熱管10的管壁厚度的比值為0.2-2:1，且與所述傳熱管10的內徑的比值為0.01-0.02:1。優選地，所述傳熱管10的內徑的數值范圍為5-300mm；所述傳熱管10的管壁的厚度為4-20mm。優選地，所述傳熱管采用真空冶煉熔模精鑄技術、鍛造和焊接中的一種加工而成。通過上述技術方案，本專利技術的傳熱管可以降低流體流過時的阻力從而降低通過的流體的壓降，并且同時提高傳熱管的傳熱效率。本專利技術的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。附圖說明附圖是用來提供對本專利技術的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本專利技術，但并不構成對本專利技術的限制。在附圖中：圖1是本專利技術具有兩個扭曲片的傳熱管的軸向截面圖；圖2是傳熱管的橫向截面圖；圖3是如圖1所示的傳熱管的側視圖，其中假設傳熱管為透明，因此能夠看到傳熱管之內扭曲片的結構示意圖。附圖標記說明10傳熱管????1扭曲片具體實施方式以下結合附圖對本專利技術的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本專利技術，并不用于限制本發明。在本專利技術中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下、左、右”通常是指本專利技術的傳熱管在工作情況下的方向，也就是附圖中所示的方向。傳熱管的中心線是指傳熱管在工作情況下，傳熱管形成的圓柱體沿軸線方向的中心線。如圖1-圖3所示，根據本專利技術的傳熱管10，該傳熱管10中設置有扭曲片1，其中，該扭曲片1具有沿所述傳熱管10的軸向方向從所述扭曲片的上側邊至下側邊貫穿形成的豎孔。這樣的傳熱管能夠利用流體自身本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種傳熱管，該傳熱管（10）中設置有扭曲片（1），其特征在于，該扭曲片（1）具有沿所述傳熱管（10）的軸向方向從所述扭曲片的上側邊至下側邊貫穿形成的豎孔。

【技術特征摘要】
1.一種傳熱管，該傳熱管（10）中設置有扭曲片（1），其特征在于，
該扭曲片（1）具有沿所述傳熱管（10）的軸向方向從所述扭曲片的上側邊
至下側邊貫穿形成的豎孔。
2.根據權利要求1所述的傳熱管，其特征在于，所述豎孔呈軸對稱，
所述豎孔的中心線與所述傳熱管（10）的中心線重合。
3.根據權利要求1或2所述的傳熱管，其特征在于，所述豎孔的孔徑
與傳熱管（10）的內徑的比值為0.05-0.95。
4.根據權利要求1-3中任意一項所述的傳熱管，其特征在于，所述傳
熱管（10）中設置的扭曲片的個數為1-24，優選為2-10。
5.根據權利要求4所述的傳熱管，其特征在于，所述傳熱管（10）中
設置多個所述扭曲片（1），相鄰所述扭曲片（1）之間的軸向距離與傳熱管
（10）的內徑的比值為15-75，優選25-50。
6.根據權利要...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王國清，張利軍，劉俊杰，周先鋒，杜志國，張永剛，張兆斌，周叢，
申請(專利權)人：中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司北京化工研究院，
類型：發明
國別省市：北京;11