热管式导热油加热炉的研制

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加热设备

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　《工业加热》1999年第5期

热管式导热油加热炉的研制

许圣华

(苏州大学能源工程系,江苏苏州215006)

摘要:介绍了一种新型热管式导热油加热炉的工作原理、性能及结构特点。该加热炉采用以高温热管为主,配以部分中、低温热管作为传热元件,具有独特的优点和显著的节能效果,有着重要的推广价值和广阔的应用前景。关键词:节能;热管;导热油加热炉

中图分类号:TK175　　文献标识码:A　　文章编号:100221639(1999)0520019202

DevelopmentofHeatPipeTypeHeatTransferOilHeaters

XUSheng2hua

(ThermalEng.Dept.,SuzhouUniv.,Suzhou215006,China)

Abstract:Theworkingprincipleandstructureofanewheatpipetypeheattransferoilheater,whichismainlymadeupofhightemperatureheatpipesandassistedwithmiddleandlowtemperatureheatpipes,areintroduced.Thistypeofheaterhas.greatadvantagesandeconomicalbenefitscomparedwiththeoldonesKeyWords:energysaving;heatpipe;heattransferoilheaters

1　前言

导热油供热系统在石油、化工、纺织、印染、塑料、造纸、食品加工等行业的应用日趋广泛,导热油加热炉是该系统的关键设备,其设计的好坏直接影响到系统运行的安全性、热效率的高低以及运行成本。目前导热油加热炉大多数采用盘管式和管架式结构,亦有部分采用锅筒式结构。这些加热炉中热量是通过辐射和对流传给管壁,再由管壁传给导热油,这样一方面常常会由于管壁直接承受火焰辐射,或因导热油流速过低等各种原因,引起管壁局部过热,导致该处导热油局部结焦,而结焦后的管壁由于导热油不能很好地将热量带走,将引起该处管壁烧穿,从而引起导热油加热炉失效,严重时还会发生导热油泄漏,引起火灾;另一方面,盘管式结构中,盘管自身存在弯曲残余应力,加上操作过程的交变温差应力亦将会引起管壁产生裂纹,并扩展导致管壁贯通。因此如何从加热炉结构上进行改进,以减小导热油结焦的可能性,防止导热油泄漏已成为迫切需要解决的问题。

本文从热管的基本工作原理和导热油加热炉供热系统的特点出发,设计了一种新型的热管式导热油加热炉,从根本上杜绝了加热炉中导热油的结焦

收稿日期:1999206210;修订日期:1999207209

作者简介:许圣华(192　),男,工学硕士,1993年毕业于上海

交通大学,后一直在苏州大学从事能源工程的教学和科研工作,在热管的应用方面进行了大量的研究,并取得了一定的成果.

和泄漏,从而提高了导热油加热炉及其供热系统工作的安全性和可靠性。2　热管式导热油加热炉的工作原理2.1　热管的工作原理热管是一种具有极高导热性能的传热元件,它通过密闭真空管内工质的蒸发和冷凝来传递热量,由于是相变传热,因此热管内部热阻很小,能以较小的温差获得较大的传热率。所以热管具有极高的导热性、良好的等温性,并且可以通过调整冷、热段的传热面积来控制温度等一系列优点。由热管组成的热管换热器具有传热效率高、结构紧凑、流动阻力小等优点,目前已广泛应用于冶金、化工、炼油、锅炉、陶瓷、交通、机械等行业中,作为余热回收和工艺过程中热能利用的节能设备,取得了显著的经济效益[1～2]。

2.2　热管式导热油加热炉系统组成

如图1,新型热管式导热油加热炉系统由炉体、高温热管换热器、中低温热管换热器、热管空气预热器等部分组成。炉体本身未设换热面,燃料为煤,燃烧产生的烟气温度可达1300℃,考虑到高温热管工作温度的,在炉体烟气出口处掺170℃再循环烟气,使之成为950℃的烟气再进入高温热管换热器。高温热管换热器布置在沉降室的后段,其前段为沉降室,作为高温除尘预处理。高温热管换热器的传热元件为钠、钾工质高温热管。高温热管换热器出来的烟气流经中低温热管换热器,中低温热管换热器的中温段采用萘工质热管,低温段采用水工质热管。这样,通过高温及中低温热管换热器将高温烟气

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(1)加热炉中所用热管表面均以翅片来强化传

降低到380℃左右,从而完成了烟气和导热油的热

交换。如图2,在高温换热器和中低温换热器中,热管蒸发段外带翅片,以强化传热。热管冷凝段采用光管形式,光管外为夹套管,导热油在夹套管内流动,吸收冷凝段传过来的热量。由于热管是通过其内部工质不断的蒸发和冷凝来传热的,因此热管具有优良的等温性能,这样夹套内流动的导热油不会因局部过热而结焦。同时,每根热管都是工作,即使热管的加热段因各种原因而烧穿,但由于热管冷凝段管壳与导热油不通,导热油不会渗入烟气通道,而且整个加热炉不会因一二根热管失效而不能正常工作,从而大大提高了加热炉安全操作的可靠性。

热,解决了气体一侧换热系数较低的问题,加热炉结构紧凑、重量轻、体积小。

(2)根据热管工作温度的高低,加热炉分别使用了高、中、低温三种热管,特别是在高温区使用了以液态金属钠、钾为工质,不锈钢为壳体的高温热管是设计的关键。在高温下,液态金属不仅具有较高的汽化潜热,而且饱和蒸汽压较低,如钠在800℃时,饱和蒸汽压力仅为0.047MPa,所以在高温条件下、液态金属高温热管几乎不承受内压,使其能在高温的条件下安全地工作。而在中、低温区使用低廉的碳钢为管材的萘热管和水热管,使得成本大大降低。

(3)由于热管的等温性,避免了导热油因局部过热而结焦。

(4)避免了高温烟气和导热油的直接接触,即使热管的加热段因氧化、磨损、腐蚀等原因而损坏,也不会导致夹套管中的导热油泄漏进入烟道中,加热炉的运行安全可靠,使用寿命大大延长。

(5)利用空气预热器回收烟气余热,降低了排烟温度,提高了整个加热炉的效率。

(6)检修灵活方便,只需更换损坏的热管即可。(7)积木式结构,可使设备先在制造车间分体组装,再到现场拼接完成,安装灵活方便。

表1为465kW(167×104kJ󰃗h)热管式导热油加热炉的技术性能。该加热炉的排烟温度小于170℃,热效率高达80%。

表1　465kW导热油加热炉技术参数

工作压力󰃗Mpa设计压力󰃗Mpa热负荷󰃗kW排烟温度󰃗℃

导热体名称

1.01.2465170

图1　热管式导热油加热炉系统原理图

1.热管空气预热器2.中、低温热管换热器3.高温热管换热器4.炉体工作温度󰃗℃设计温度󰃗℃换热面积󰃗m2热效率(%)

YD型导热油

300340120.580

图2　热管管束

由于导热油加热炉的出油、回油温差一般在20～40℃范围内,导热油的工作温度在300℃左右,因此,导热油加热炉的排烟温度比较高,一般在380℃左右,这样热损失较大,同时引风机在高温下长期运行亦有困难,所以在中低温热管换热器的出口处,设有结构紧凑、传热效率高、能控制酸露点腐蚀的热管空气预热器,使烟气温度降低到170℃以下,预热后的空气送入炉膛,以提高加热炉的燃烧效率,使整台导热油加热炉的热效率提高10%左右。3　热管式导热油加热炉的性能特点

4　结论

热管式导热油加热炉的设计与结构是可行的,设计中根据烟气温度的高低分别采用了高温、中温和低温热管作为换热元件,避免了导热油的局部结焦以及导热油的泄漏,并采用热管空气预热器回收烟气余热,提高了加热炉的热效率,解决了传统导热油加热炉存在的一系列问题,确保了导热油供热系统连续、稳定、可靠的运行。该导热油炉已由江苏新苑集团公司试制,并于1998年初在江苏无锡康乐橡

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铝活塞淬火回火生产线的研制

吴光治

(南京摄炉集团公司南京摄山电炉总厂,江苏南京210034)

摘要:介绍了研制铝活塞淬火回火生产线的设计思想、结构特点和使用情况。关键词:铝;淬火回火生产线;活塞

中图分类号:TG155.1　　文献标识码:A　　文章编号:100221639(1999)0520021202

DevelopmentoftheQuenchingandTemperingProductionLineforAluminiumPistons

WUGuang2zhi

(NanjingSheshanElectricFurnaceFactory,Nanjing210034,China)

Abstract:Thedesignidea,structureandapplicationofthedevelopedquenchingandtemperingproductionlineforaluminiumpistonsareintroduced.

KeyWords:aluminium;quenchingandtemperingproductionline;piston

1　前言

随着有色金属应用领域的扩大及其相关技术的

发展,铝和铝合金以其特有的优势愈来愈广泛地应用于汽车、航空工业、民用建筑及医疗和食品包装等行业。铝合金的热处理技术也发展成为热处理学学科中的一个重要组成部分。

众所周知,对于中小型铝活塞(如发动机压缩机用活塞)的热处理设备,目前国内大部分生产厂家均采用周期式炉,如一些中小规模的厂家采用RJ226型井式炉作淬火炉,虽然可以缓解一下生产压力,但因其手工操作,从出炉到淬火槽的时间很难控制,很容易造成各炉产品质量差异较大,甚至同一炉产品质量也会有较大的差别。为了尽快提高铝活塞的淬火、回火工艺质量,我厂为钜全工业股份有限公司(该公司是专门制造铝活塞的企业)在投资厂——福州钜全汽车配件有限公司研制生产一套微机控制推杆式铝活塞连续式淬火回火生产线。该公司对热处理以后的工件要求很高;经过热处理后的活塞硬度要求HRB86272,同一只活塞硬度散差不超过3个HRB,热处理前后体积稳定性≤0.2%。该生产线具有批量大、生产可靠、质量稳定等特点。生产

收稿日期:1999204205

作者简介:吴光治(19512　),男,高级工程师.

线主体采用推杆式结构、自动和手动操PC机程控、

作两种形式。全线从上料到出料一人操作,自动化程度高。

2　生产线特点(1)虽然淬火温度不高(额定温度550℃),但炉温均匀度却要达到±5℃,这就必须使得炉子保温时间充足,炉体相对要加大,这就要对淬火炉和回火炉都分段控温、分段设置导风系统及风扇。

(2)由于炉体较长(加热炉5.5m,回火炉13.5m),为减小摩擦力并使料盘运行平稳,我们采用滚轮式轨道。

(3)活塞大多数都有通孔、盲孔,淬火后有残留水分,因此在回火炉前,设置翻转倒水和热风吹干装置。

(4)与采用井式炉生产相比较,生产线自动化程度高,质量稳定,工人劳动强度低。3　生产线的组成和工艺流程

生产线的组成:液压主推料机、推杆式加热炉、密闭式淬火室及升降料台、翻转倒水机构、热风烘干机、推杆式回火炉、冷风吹扫和全线微机控制系统。图1为该生产线的平面布置图(为了减小占地面积和方便管理,生产线呈巨形布置)。

工艺流程简介:工人只需要把待处理的铝活塞工件放置在料盘内,并扣上网罩,将料盘放置在推杆

塑制品有限公司成功运行,一年多来,该炉运行安全、可靠,取得了较好的经济效益和社会效益。

参考文献:

[1]　屠传经,洪荣华,王鹏举.重力热管式换热器及其在余

热利用中的应用[M].浙江大学出版社,19.

[2]　吴存真,刘光铎.热管在热能工程中应用[M].水利电

力出版社,1993.

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