CN102636067A

CN102636067A - 一种外表面带有轴向螺旋形槽道的降膜蒸发换热管

Info

Publication number: CN102636067A
Application number: CN2012101400445A
Authority: CN
Inventors: 王进强; 陈焕焯; 武震国
Original assignee: SUZHOU XINTAITONG EFFICIENT TUBE CO Ltd
Current assignee: SUZHOU XINTAITONG EFFICIENT TUBE CO Ltd
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2012-08-15

Abstract

本发明公开了 一种外表面带有轴向螺旋形槽道的降膜蒸发换热管，包括：换热管管体、换热管内表面的槽道。其特征在于，外表面上的T型结构以及形成的空腔与窄缝，所述换热管外表面上还设置有一至三条轴向螺旋形槽道，所述轴向螺旋形槽道横跨换热管的所有空腔和窄缝。本发明外表面带有轴向螺旋形槽道的降膜蒸发换热管用T型结构表面，提高了沸腾换热系数，进而提高了降膜换热管的整体换热系数，同时表面设置了轴向槽道，利用毛细压差，驱使局部液体多的液体流向液体少的局部，可以提高换热管表面的液膜分布的均匀程度。此外，换热管内的槽道对管内的流动可以起到破坏边界层的作用，达到强化换热的作用。

Description

一种外表面带有轴向螺旋形槽道的降膜蒸发换热管

技术领域

本发明涉及一种降膜蒸发换热管，尤其是一种外表面带有轴向螺旋形槽道的降膜蒸发换热管。

背景技术

降膜蒸发器是许多工业生产过程中的重要设备，例如，中央空调系统冷水机组中的降膜蒸发器。降膜蒸发器性能的优劣在很大程度上取决于换热管的换热性能好坏。

换热管具有内腔的管体，通常管体内壁表面光滑或者内壁表面沿管体轴向设有呈螺旋状分布的槽道；管体外表面为光滑表面或者具有沿管体轴向呈螺旋状分布的翅片，通过在翅片上进行加工，将翅片顶部压扁，而翅片下部基本不变形，从而相邻翅片之间下部形成空腔；而由于翅片顶部被压扁，从而造成空腔出口变窄，即所谓的T型结构。这种空腔结构在换热管周向螺旋形分布。

在降膜蒸发器工作过程中，降膜蒸发器内设置的喷淋装置将液体从换热管束上方或周边喷淋到换热管上，在换热管外表面形成液膜。热流体从换热管内流过，流动时与管外液体进行热交换，管外液体受热后发生蒸发、沸腾产生蒸汽，带走管内流体的能量。在降膜蒸发器中，往往多根换热管排列成水平管束，部分喷淋的液体被管束上部的换热管加热成蒸汽，来不及蒸发的液体向下流动，流到下面的管子表面被加热，其中部分液体继续形成蒸汽；剩余液体继续向下流动，依然被下面的管子加热和部分液体形成蒸汽。这种现象延续，直到管束的最下面一排换热管。

但是上述降膜蒸发器存在以下问题：降膜蒸发器中所喷淋的液体是分散的，喷淋到换热管表面时往往分布是不均匀的。由于换热管外表面为光滑、带有空腔窄缝的平整表面，当局部液体过多时，会通过空腔窄缝流入空腔，不能迅速沿轴向流动，而这部分液体不能及时全部蒸发，部分液体会沿着空腔，滴落到下面的管排；滴落到下一级换热管的液体在没有沿轴向湿润扩散之前，又会继续沿管子周向向下一级换热管滴落，造成液体在换热管表面分布不均匀，使换热管局部表面液膜变厚，降低了换热效果，而部分表面出现干涸，不能进行热交换。根据传热学理论，降膜蒸发换热管表面的液体能否分布均匀，对换热管的换热效果影响极大，成为提高降膜换热管换热效果的关键。

发明内容

本发明目的是：提供一种既能增加换热管的换热面积，同时又能够克服换热管外表面湿润性不够，使得液体在换热管上分布更均匀，热交换更充分的降膜式蒸发管。

本发明的技术方案是：一种外表面带有轴向螺旋形槽道的降膜蒸发换热管，包括：换热管管体、换热管内表面的槽道，外表面上的T型结构以及形成的空腔与窄缝，其特征在于，所述换热管外表面上还设置有若干条环形槽道，所述环形槽道横跨换热管的所有空腔和窄缝。

在加工管外轴向槽时，刀具的压力使得翅片顶部变形，形成凸台并向空穴窄缝上方延伸，横跨空穴出口窄缝，形成空穴上方的通道，在液体通过时，可以将液体输运到干涸区域。

进一步的，所述环形槽道可以设计成若干条相连接的螺旋形槽道。

进一步的，所述环形槽道与换热管轴线夹角为10度~50度。

进一步的，所述环形槽道的宽度为0.2~0.6mm，深度为0.2~0.5mm。

进一步的，所述换热管外表面的T型空腔结构的空腔沿换热管周向延伸，所述空腔深度为0.4~0.7mm，宽度0.3~0.5mm；所述空腔上部的窄缝宽度为0.1~0.3mm。

进一步的，所述换热管内表面的槽道的数目为10~50条，槽深度为0.1~0.4mm。

本发明的工作原理：

喷淋到换热管上的液体在沿管子周向向下滴落之前，部分液体会在轴向槽道产生的毛细力压差作用或者重力作用下，迅速沿换热管轴向湿润换热表面，通过空腔窄缝流入空腔，使得没有被液体喷淋到的表面空腔得到液体的补充，从而进行蒸发和沸腾。根据流体力学理论，液体在毛细槽道中形成弯液面，而液体内压力与弯液面的曲率半径有关。当弯液面曲率半径大时，液体内的压力高；反之，弯液面曲率半径小时，液体内的压力低。而槽道内的液体数量大时，液体弯液面曲率半径就大；反之就小。因此在毛细压差作用下，槽道内的液体永远从局部多的地方向液体量少的地方迁移。于是，在换热管表面液体分布不均匀时，局部液体多的地方，在毛细压差的推动下，使得液体会沿轴向槽道向液体少的区域流动，达到液体均匀分布的目的，避免干涸现象出现，从而达到了提高蒸发换热系数的目的。

其次，在降膜蒸发器中，当液体喷淋到换热管表面时，往往蒸发现象与沸腾现象同时存在。在满液式蒸发器中，实验已经证明表面的T型结构可以大幅度的提高换热系数，而在喷淋条件下，当空腔内充满液体时，情况与满液式蒸发器类似，换热管表面的T型结构可以提高沸腾换热系数。当喷淋的部分液体从表面的孔口进入空腔后，在边角区域容易产生气泡，同时，气泡在空腔内生长过程中，与空腔的三个壁面紧密接触，增加了对气泡传热，提高了气泡的生长速度，大大强化了沸腾传热效果。

管内的流体在管内槽道作用下，壁面附近的液体边界层和温度边界层被破坏，可以提高了管内流体的换热系数。

本发明的优点是：

本发明外表面带有轴向螺旋形槽道的降膜蒸发换热管用T型结构表面，提高了沸腾换热系数，进而提高了降膜换热管的整体换热系数，同时表面设置了轴向槽道，利用毛细压差，驱使局部液体多的液体流向液体少的局部，可以提高换热管表面的液膜分布的均匀程度。此外，换热管内的槽道对管内的流动可以起到破坏边界层的作用，达到强化换热的作用。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明外表面带有轴向螺旋形槽道的降膜蒸发换热管的结构示意图；

其中：1、换热管体光管段，2、空腔，3、空腔出口的窄缝，4、轴向螺旋形槽道，5、内表面槽道。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例：

如图1所示，一种外表面带有轴向螺旋形槽道的降膜蒸发换热管。其两端为换热管体光管段1，其作用是当换热管穿过壳管式换热器的两侧端板后，可与端板紧密固定。外表面轴向螺旋形槽道4的槽宽0.6mm，深度为0.5mm，数量1条，其螺旋角为20度（与轴线夹角），其节距为15mm。T型结构形成的空腔2宽度为0.3mm，高度为0.6mm；空腔出口的窄缝3的出口宽度为0.2mm，换热管体上每米共有2000个空腔2。换热管的内表面槽道5的数目为35条，深度为0.3mm。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims

1. 一种外表面带有轴向螺旋形槽道的降膜蒸发换热管，包括：换热管管体、换热管内表面的槽道，外表面上的T型结构以及形成的空腔与窄缝，其特征在于，所述换热管外表面上还设置有若干条环形槽道，所述环形槽道横跨换热管的所有空腔和窄缝。

2. 根据权利要求1所述的外表面带有轴向螺旋形槽道的降膜蒸发换热管，所述环形槽道可以设计成若干条相连接的螺旋形槽道。

3. 根据权利要求1所述的外表面带有轴向螺旋形槽道的降膜蒸发换热管，其特征在于，所述环形槽道与换热管轴线夹角为10度~50度。

4. 根据权利要求1所述的外表面带有轴向螺旋形槽道的降膜蒸发换热管，其特征在于，所述环形槽道的宽度为0.2~0.6mm，深度为0.2~0.5mm。

5. 根据权利要求1所述的外表面带有轴向螺旋形槽道的降膜蒸发换热管，其特征在于，所述换热管外表面的T型空腔结构的空腔沿换热管周向延伸，所述空腔深度为0.4~0.7mm，宽度0.3~0.5mm；所述空腔上部的窄缝宽度为0.1~0.3mm。

6. 根据权利要求1所述的外表面带有轴向螺旋形槽道的降膜蒸发换热管，其特征在于，所述换热管内表面的槽道的数目为10~50条，槽深度为0.1~0.4mm。