CN102759295A - 一种强化换热管 - Google Patents

Abstract

一种强化换热管，包括外管以及设置在外管内的堵芯管，堵芯管置于外管管内并与外管同心，在外管和堵芯管所构成的环形通道内设置有纵向波纹状翅片，所述的纵向波纹状翅片上开设有通孔，从横截面上看为S形。本发明能达到增加壁面速度梯度和破坏边界层两种强化传热原理相结合的目的。当流体流过环形通道的时候，内翅片的存在使得靠近壁面流体流动速度梯度增加了；同时，纵向波纹状结构的翅片及翅片上的开孔破坏了流体的边界层，增加了流体流动过程的扰动，使流体速度与温度梯度的协同程度得到改善，强化了换热；明显提高了内翅片管换热器的传热性能，从而减小换热设备的体积，降低了产品成本。

Description

一种强化换热管

技术领域

本发明属于换热设备，具体涉及一种应用于能源、电力、炼油、化工等工业领域中高粘性流体冷却器，加热器或空气压缩机冷器中的强化管内流体对流传热的强化换热管。

背景技术

在能源、电力、炼油、化工等工业领域中高粘性流体冷却器，加热器或空气压缩机中冷器中，对于冷却剂或被加热介质在换热管管外流动，气体（包括空气、烟气等）在管内流动的情形，由于传热过程中的大部分热阻都集中在管内气体侧，为了增强换热，就在管内气体侧安装翅片，以增大换热面积，减小空气侧的热阻。为了进一步加强换热性能，工业界研发了堵芯纵向内翅片管，并在此基础上进一步开发了多种结构的堵芯纵向内翅片管。比如横截面分布为V形及梯形的内翅片，且翅片上开孔；纵向呈平直或呈波纹状或呈周期性突起的形状等各种结构的纵向内翅片。对于换热设备高效换热管，堵芯管和纵向内翅片的存在使得管内流体的对流传热系数明显提高，二次换热面积大幅度增加，但是由于结构上的原因管内流体流动阻力也随之明显增大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够在相对阻力增加不大的情况下，增加空气内翅片管换热器的传热、减小高粘性流体冷却器，加热器或空气压缩机中冷器体积的强化换热管。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括外管以及设置在外管内的堵芯管，堵芯管置于外管管内并与外管同心，在外管和堵芯管所构成的环形通道内设置有纵向波纹状翅片，所述的纵向波纹状翅片上开设有通孔，从横截面上看单个纵向波纹状翅片为S形。

所述的外管和堵芯管的横截面的形状相同。

所述的外管和堵芯管的横截面的形状为圆形、椭圆形、方形或其它异型截面。

所述的堵芯管和外管的直径比为0.4～0.6：1。

所述的堵芯管的一端或两端由管堵密封。

所述的纵向波纹状翅片沿换热管流体流动方向即纵向按正弦波规律展开。

所述的纵向波纹状翅片钎焊于外管内壁，并沿周向连续、均匀分布，纵向波纹状翅片的数量为4～50个。

所述的相邻两个纵向波纹状翅片在接近外管处形成的外圆弧的弧度大于接近堵芯管处形成的内圆弧的弧度。

所述纵向波纹状翅片上开设有通孔为圆孔、长方形孔或其它异型孔；且相邻两纵向波纹状翅片上对应的通孔位置相互错开。

所述纵向波纹状翅片上开设有通孔的纵向间距为200mm；通孔在纵向波纹状翅片的径向上为一行或两行，若为两行通孔，则两行间对应的开孔相互错开。

相对于其它内翅片（比如V形或梯形等其它截面的内翅片），本发明的主要技术优势如下：S形截面的内翅片可以保证管道横截面上被内翅片隔开的各个分区流道尽可能有相近的截面积，使得流体流量分布尽可能地均匀；内翅片纵向按正弦波规律延展，使得流体速度与温度梯度的协同程度得到了改善；内翅片的按一定规律开孔，破坏了流体流动边界层，增加了流体的扰动，尤其是很好地沟通了各个内翅片分通道之间的联系，减小了分通道之间由于流量分布不均匀而带来的附加压力损失。综上所述，采用本发明可以极大的增加管内的传热面积，S形截面的内翅片和开孔在很大程度上提高了空气侧表面传热系数，同时降低了流体流动阻力，成为“高效低阻”的内翅片换热管，起到节能降耗的作用。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2a是本发明实施1的结构示意图，图2b是图2a的A－A剖视图，图2c是实施例1纵向波纹状翅片3的结构示意图；

图3是本发明实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图的实施例子对本发明作进一步详细说明。

实施例1：参见图1，2，本实施例包括外管1以及设置在外管1内的堵芯管2，堵芯管2置于外管1管内并与外管1同心，其中外管1和堵芯管2的横截面的形状相同均为椭圆形，且堵芯管2和外管1的直径比为0.4～0.6：1，堵芯管2的一端或两端由管堵8密封，在外管1和堵芯管2所构成的环形通道内设置有纵向波纹状翅片3，纵向波纹状翅片3上开设有圆孔、长方形孔或其它异型孔通孔4，纵向波纹状翅片3沿换热管流体流动方向即纵向按正弦波规律展开，从横截面上看单个纵向波纹状翅片为S形7，纵向波纹状翅片3钎焊于外管1内壁，并沿周向连续、均匀分布，纵向波纹状翅片3的数量为4～50个，相邻两个纵向波纹状翅片在接近外管1处形成的外圆弧5的弧度大于接近堵芯管2处形成的内圆弧6的弧度，且相邻两纵向波纹状翅片3上对应的通孔位置相互错开，纵向波纹状翅片3上开设有通孔4的纵向间距为200mm；通孔4在纵向波纹状翅片3的径向上为一行或两行，若为两行通孔，则两行间对应的开孔相互错开。

本实施例中，流体流过由外管1、堵芯管2、纵向波纹状翅片3（含其上的通孔4）所围成的环形通道，在纵向波纹装翅片3（含其上的通孔4）的辅助下，通过外管1与外管1之外的流体进行热量交换，由此完成了换热管内的流体的热量传递过程。

实施例2，参见图3，本实施例外管1和堵芯管2的横截面的形状相同均为圆形，其它同实施例1。

本发明根据设计要求道德确定对应的外管1、堵芯管2截面形状及尺寸，还有对应的纵向波纹状翅片3的波纹数目后，加工相应尺寸的纵向波纹状翅片3并按照设计要求，在纵向波纹状翅片3上开设通孔4。在专用的设备上按照要求使纵向波纹状翅片3纵向按正弦波规律卷成纵向波纹状，而在管道横截面上，使得单个内翅片为S形7，相邻两个纵向波纹状翅片在接近外管1处形成的外圆弧5的弧度大于接近堵芯管2处形成的内圆弧6的弧度，通过热钎焊将纵向波纹状翅片3和外管热粘接，最后将堵芯管一端或两端堵塞。

Claims (10)

1.一种强化换热管，其特征在于：包括外管（1）以及设置在外管1内的堵芯管（2），堵芯管（2）置于外管（1）管内并与外管（1）同心，在外管（1）和堵芯管（2）所构成的环形通道内设置有纵向波纹状翅片（3），所述的纵向波纹状翅片（3）上开设有通孔（4），从横截面上看单个纵向波纹状翅片为S形（7）。

2.根据权利要求1所述的强化换热管，其特征在于：所述的外管（1）和堵芯管（2）的横截面的形状相同。

3.根据权利要求1或2所述的强化换热管，其特征在于：所述的外管（1）和堵芯管（2）的横截面的形状为圆形、椭圆形、方形或其它异型截面。

4.根据权利要求1所述的强化换热管，其特征在于：所述的堵芯管（2）和外管（1）的直径比为0.4～0.6：1。

5.根据权利要求1所述的强化换热管，其特征在于：所述的堵芯管（2）的一端或两端由管堵（8）密封。

6.根据权利要求1所述的强化换热管，其特征在于：所述的纵向波纹状翅片（3）沿换热管流体流动方向即纵向按正弦波规律展开。

7.根据权利要求1或6所述的强化换热管，其特征在于：所述的纵向波纹状翅片（3）钎焊于外管（1）内壁，并沿周向连续、均匀分布，纵向波纹状翅片（3）的数量为4～50个。

8.根据权利要求1或6所述的强化换热管，其特征在于：所述的相邻两个纵向波纹状翅片在接近外管（1）处形成的外圆弧（5）的弧度大于接近堵芯管（2）处形成的内圆弧（6）的弧度。

9.根据权利要求1或6所述的强化换热管，其特征在于：所述纵向波纹状翅片（3）上开设有通孔（4）为圆孔、长方形孔或其它异型孔；且相邻两纵向波纹状翅片（3）上对应的通孔位置相互错开。

10.根据权利要求1或6所述的强化换热管，其特征在于：所述纵向波纹状翅片（3）上开设有通孔（4）的纵向间距为200mm；通孔（4）在纵向波纹状翅片（3）的径向上为一行或两行，若为两行通孔，则两行间对应的开孔相互错开。

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