CN104089520A - 一种促进管内外热量传递的换热管结构 - Google Patents

一种促进管内外热量传递的换热管结构 Download PDF

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Abstract

一种换热管结构，其中，换热管的管壁上开设若干个贯孔，每个贯孔内安装有同时接触管壁内流体和外流体的短节，短节沿管壁按单方向螺旋线排列。本发明可增加换热管的传热面积，加大管内壁外壁边界层流体湍动程度，提高管内外热量传递效率。适合现有设备的改造，添加数目随需确定，实施简单快捷，效果明显。

Description

一种促进管内外热量传递的换热管结构
技术领域
本发明涉及一种应用于传热领域的热交换器换热管结构，更具体地是一种管壁上开孔加入同时接触管内管外流体短节的换热器用换热管。
背景技术
换热器是一种实现热量传递的能源利用设备，广泛应用于石油、化工、电力、轻工、食品等行业。换热设备中使用最多的仍是换热管，提高换热管能效与提高各行业经济效益有明显关联，对其进行改进研究有较高实际应用价值和意义。
增加传热面积与提高对流换热系数为强化传热的主要研究方向，本发明即同时利用增加传热面积和提高对流换热系数的强化传热优化思路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种换热器用换热管结构，该结构简单、实施方便、传热增强效果明显。
为实现上述目的，本发明提供的换热管结构，是换热管的管壁上开有若干个贯孔，每个贯孔内安装有同时接触管壁内流体和外流体的短节。
所述的换热管结构，其中，管壁上的贯孔之间的列间距为两倍以上的孔直径，行间距为两倍的孔直径，上行贯孔的中心与下行贯孔的中心投影单向错开孔半径的距离，按沿单方向螺旋线排列。
所述的换热管结构，其中，管壁上设有若干组贯孔簇，每组贯孔簇由若干个贯孔组成，每组贯孔簇中的贯孔按中心投影单向错开孔半径的距离排列，按沿单方向螺旋线排列，若干组贯孔簇之间的间距为两倍以上的孔直径，按沿单方向螺旋线排列。
所述的换热管结构，其中，管壁上的贯孔和短节的截面形状为圆形、椭圆形或菱形。
所述的换热管结构，其中，短节插入贯孔后伸出管壁外以及在管壁内的长度相等或不相等。
所述的换热管结构，其中，短节的两端作导圆角处理。
所述的换热管结构，其中，换热管为无缝管或薄板焊接卷制管。
所述的换热管结构，其中，换热管为圆形、椭圆形或菱形。
本发明提供的换热管结构，是在管壁开孔后以短节填充后焊接牢固严密，短节延伸至管内和管外流体中，延伸部分直接破坏原有管内外两壁面的边界层，引起局部流体扰动加剧，在优化排布方式下形成边界层旋流，从而在增大传热面积的同时加大了传热面的对流传热系数。
附图说明
图1是本发明的换热管结构局部示意图。
图2是本发明的短节排布结构图之一。
图3是本发明的短节排布结构图之二。
图4是本发明的短节排布结构图之三。
附图中主要组件符号说明：
1换热管的管壁，2短节，3焊缝。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
请参阅图1。本发明是在公知的换热管的管壁1上开设有若干个贯孔，将短节2穿过贯孔并通过焊接固定在换热管壁的管壁1，焊接的焊缝3在管壁1的外侧上，短节2和换热管壁1之间牢固紧密，不存在未焊接完全而发生渗漏的情况。焊接前短节2应进行导圆角的处理，进一步减小安装完成后在管道内外流体流经时产生的流阻。本发明的换热管可以是圆形、椭圆形或菱形的任意形状。本发明的贯孔和短节的截面形状为圆形、椭圆形或菱形的任意形状。本发明的短节2沿单方向螺旋线排列，与旋向无关，请参阅图3。流体流经时被迫产生一个单方向的旋转，即对应一个相切于管径方向偏离管轴线方向的速度分量，该速度分量使边界层的更替速度加剧，强化传热同时加剧，短节插入贯孔后伸出管壁外以及在管壁内的长度相等。管壁上的贯孔之间的列间距为两倍以上的孔直径，行间距为两倍的孔直径，上行贯孔的中心与下行贯孔的中心投影单向错开孔半径的距离。
图2为本发明的一个具体实施例，换热管为DN40圆管，管壁1的壁厚为3mm，短节2的直径为10mm，长9mm，伸进管壁1内约3mm，伸出管壁1约3mm。圆周成4列4行排布，贯孔之间的行间距H为20mm，贯孔之间的列间距L为100mm，上行贯孔与下行贯孔的中心投影单向错开孔半径的距离r。
图3是本发明的又一具体实施例，管壁1上设有若干组短节簇2A，每组短节簇由若干个短节2组成，每组短节簇中的短节按中心投影单向错开孔半径的距离排列，按沿单方向螺旋线排列，若干组短节簇之间的间距为两倍以上的孔直径，按沿单方向螺旋线排列。
图4为本发明的又一具体实施例，插入贯孔后的短节延伸至管中心线附近，伸出管壁外的短节的长度小于管壁内的长度，这种结构适合用于管内热流密度大的场合。
以上是本发明的实施例，仅用于说明本发明的技术特征，不脱离本发明精神和范围的修改或局部替换，应涵盖在本发明的保护范围当中。

Claims (8)

1.一种换热管结构，其中，换热管的管壁上开设若干个贯孔，每个贯孔内安装有同时接触管壁内流体和外流体的短节，短节沿管壁按单方向螺旋线排列。
2.根据权利要求1所述的换热管结构，其中，管壁上的贯孔之间的列间距为两倍以上的孔直径，行间距为两倍的孔直径，上行贯孔的中心与下行贯孔的中心投影单向错开孔半径的距离，按沿单方向螺旋线排列。
3.根据权利要求1或2所述的换热管结构，其中，管壁上设有若干组贯孔簇，每组贯孔簇由若干个贯孔组成，每组贯孔簇中的贯孔按中心投影单向错开孔半径的距离排列，按沿单方向螺旋线排列，若干组贯孔簇之间的间距为两倍以上的孔直径，按沿单方向螺旋线排列。
4.根据权利要求3所述的换热管结构，其中，管壁上的贯孔和短节的截面形状为圆形、椭圆形或菱形。
5.根据权利要求1所述的换热管结构，其中，短节插入贯孔后伸出管壁外以及在管壁内的长度相等或不相等。
6.根据权利要求1所述的换热管结构，其中，短节的两端作导圆角处理。
7.根据权利要求1所述的换热管结构，其中，换热管为无缝管或薄板卷制焊接管。
8.根据权利要求1或7所述的换热管结构，其中，换热管为圆形、椭圆形或菱形。
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