CN104154790A - 螺旋扁管式地埋管 - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明公开了一种螺旋扁管式地埋管，属于地源热泵技术领域。它包括地埋管管体，所述地埋管管体沿长度方向的两端为直管段，其中间部分为弯曲管段，所述弯曲管段为螺旋旋转形，所述弯曲管段的截面呈椭圆形；所述地埋管管体内设有凸起的换热肋，所述换热肋与所述地埋管管体的内壁相贴合。本发明通过在管道内设置增加流体紊流效果的换热肋，同时也增加了管道与水流的接触面积，从而增加了传热面，进一步提高了传热效果。

Description

螺旋扁管式地埋管
技术领域
本发明属于地源热泵技术领域，更具体地说，涉及一种螺旋扁管式地埋管。
背景技术
“热泵”是一种通过电力做功，从自然界的空气、各类水体、地层结构或者其他介质中捕获低品位热能，转移并提升至可供人们生产、生活利用的高品位热能，热泵消耗一份电能，可提供3-6份(甚者更高)高品位热能，其一次能源利用率超过100％o
地源热泵系统在冬季通过热泵机组将大地中的低品位热能提升温度后对建筑物供热，同时将建筑物的冷量储存在地下，以备夏季使用；夏季通过热泵将建筑物的热量转移到地下，冷却建筑物的同时将热量存储到地下，供冬季使用。
现有的地源热泵地埋管换热系统采用的是管壁光滑的PE管，如中国专利号201320239557.1公开的一种波纹椭圆换热管，该换热管管体的横截面为椭圆形，纵截面为由两连接线将圆弧形的波峰及两相邻的圆弧形的波谷圆弧连接成的连续双波纹形排列，由于该换热管内没有可增加换热面和增强紊流的结构，流体在其内流动不容易达到紊流，且流体与该管体的接触面有限，因此其换热效果差，地热能利用率低。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种螺旋扁管式地埋管，其可提高传热效率。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种螺旋扁管式地埋管，包括地埋管管体，所述地埋管管体沿长度方向的两端为直管段，其中间部分为弯曲管段，所述弯曲管段为螺旋旋转形，所述弯曲管段的截面呈椭圆形；所述地埋管管体内设有凸起的换热肋，所述换热肋与所述地埋管管体的内壁相贴合。
进一步的，所述弯曲管段为圆柱螺旋线形结构，所述弯曲管段的螺旋中心线与所述直管段的轴线重合。
进一步的，所述换热肋包括螺旋肋和固定于螺旋肋两端的直肋，所述螺旋肋与所述弯曲管段的内壁相贴合，所述直肋与所述直管段的内壁相贴合。
进一步的，所述螺旋肋和所述直肋的截面为矩形。
进一步的，所述螺旋肋为圆柱螺旋线形结构，所述直肋为长方体型结构。
进一步的，所述换热肋有2个，两者呈中心对称设置。
进一步的，所述地埋管管体一端的所述直管段为进口热熔连接管，其另一端的所述直管段为出口热熔连接管。
进一步的，所述进口热熔连接管和所述出口热熔连接管为圆管。
更进一步的，所述地埋管管体采用聚乙烯或聚丙烯或聚氯乙烯材料制作。
相比于现有技术，本发明螺旋扁管式地埋管的有益效果为：
通过采用螺旋扁管式设计，提高了管程内的湍流程度，使水的流动速度增加，减薄了流动边界层，减少了传热热阻，从而强化了管内传热，比现有的圆形地埋管单位长度换热量增加，有效减少工程初投资，同时也提高了管道的承压和抗地层变形能力；通过在管道内设置增加流体紊流效果的换热肋，同时也增加了管道与水流的接触面积，从而增加了传热面，进一步提高了传热效果。
附图说明
图1为本发明螺旋扁管式地埋管的结构示意图。
图2为图1螺旋扁管式地埋管的局部结构示意图。
图3为图1螺旋扁管式地埋管的换热肋的结构示意图。
图4为本发明另一实施例的螺旋扁管式地埋管的换热肋的结构示意图。
图5为图2螺旋扁管式地埋管的另一局部结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
如图1、图2、图3所示，一种螺旋扁管式地埋管，包括地埋管管体1，地埋管管体1沿长度方向的中间部分为弯曲管段102，地埋管管体1的一端为进口热熔连接管101，地埋管管体1的另一端为出口热熔连接管103，进口热熔连接管101、出口热熔连接管103均为截面为圆形的直管道，弯曲管段102为螺旋旋转形，弯曲管段102的螺旋中心线与进口热熔连接管101、出口热熔连接管103的轴线重合，弯曲管段102的截面呈椭圆形，弯曲管段102为椭圆形环缠绕圆柱螺旋线形成；弯曲管段102的强化传热具体表现在以下方面：管程内流体的螺旋流动提高了其湍流程度，使流动速度增加，减薄了流动边界层，减少了传热热阻，从而强化了管内传热；流体在其间流动时受离心力作用而周期性地改变速度和方向，从而加强了流体的纵向混合。同时，流体经过相邻管子的螺旋线接触点时形成脱离管壁的尾流，增强了流体自身的湍流度，破坏了流体在管壁上的传热边界层，因而强化了管程传热。
地埋管管体1内设有第一换热肋4和第二换热肋5，第一换热肋4和第二换热肋5的两端分别位于进口热熔连接管101、出口热熔连接管103内，第一换热肋4和第二换热肋5的中间部分位于弯曲管段102内。第一换热肋4和第二换热肋5呈中心对称的固定于地埋管管体1内。第一换热肋4和第二换热肋5的结构相同，第一换热肋4包括螺旋肋402和固定于螺旋肋两端的第一直肋401、第二直肋403，螺旋肋402与弯曲管段102的内壁相贴合，第一直肋401和第二直肋403分别与进口热熔连接管101、出口热熔连接管103的内壁相贴合；螺旋肋402为矩形板绕圆柱螺旋线形成，第一直肋401和第二直肋403为长方体型结构，第一直肋401、第二直肋403和螺旋肋402三者一体成型。第一换热肋4和第二换热肋5的作用在于增加地埋管管体1内与水流的接触面积，从而增加了传热面，提高了传热效率，同时，第一换热肋4和第二换热肋5的存在也加强了水流的紊流状态，提高了水的湍流程度，使流动速度增加，进一步强化了管程传热。需要注意的是，地埋管管体1内的换热肋数量可根据传热要求进行改动，换热肋截面的形状也可根据实际运用进行优化，本实施例的换热肋有2条，换热肋的截面为矩形。
使用施工时，图中螺旋扁管式地埋管可以制作成标准间，按照所需长度采用热熔连接并将采用弯头按照单U或者双U连接构成土壤源热泵系统中的地下换热盘管装置，增加地埋管的换热面积，提高地热能的利用率，减少打井成本；当地质有轻微变化时，螺旋扁管式地埋管的椭圆螺旋结构具有良好的抗压能力，不至于损坏管道，可以用于轻微地震区。
实施例2
同实施例1，所不同的是，如图4、图5所示，换热肋的数量有3个，换热肋的截面呈梯形换热肋是梯形板绕圆柱螺旋线形成换热肋包括第一换热肋2、第二换热肋3和第三换热肋4，第一换热肋2、第二换热肋3和第三换热肋4的结构相同。采用梯形截面设计可进一步增加流体与管道的接触面积，更有利于管道的传热。换热肋的数量也增加为3个，起到更好的加强紊流作用。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种螺旋扁管式地埋管，包括地埋管管体，所述地埋管管体沿长度方向的两端为直管段，其中间部分为弯曲管段，其特征在于：所述弯曲管段为螺旋旋转形，所述弯曲管段的截面呈椭圆形；所述地埋管管体内设有凸起的换热肋，所述换热肋与所述地埋管管体的内壁相贴合。 
2.如权利要求1所述的螺旋扁管式地埋管，其特征在于：所述弯曲管段为圆柱螺旋线形结构，所述弯曲管段的螺旋中心线与所述直管段的轴线重合。 
3.如权利要求1所述的螺旋扁管式地埋管，其特征在于：所述换热肋包括螺旋肋和固定于螺旋肋两端的直肋，所述螺旋肋与所述弯曲管段的内壁相贴合，所述直肋与所述直管段的内壁相贴合。 
4.如权利要求3所述的螺旋扁管式地埋管，其特征在于：所述螺旋肋和所述直肋的截面为矩形。 
5.如权利要求3所述的螺旋扁管式地埋管，其特征在于：所述螺旋肋为圆柱螺旋线形结构，所述直肋为长方体型结构。 
6.如权利要求1所述的螺旋扁管式地埋管，其特征在于：所述换热肋有2个，两者呈中心对称设置。 
7.如权利要求1所述的螺旋扁管式地埋管，其特征在于：所述地埋管管体一端的所述直管段为进口热熔连接管，其另一端的所述直管段为出口热熔连接管。 
8.如权利要求7所述的螺旋扁管式地埋管，其特征在于：所述进口热熔连接管和所述出口热熔连接管为圆管。 
9.如权利要求1所述的螺旋扁管式地埋管，其特征在于：所述地埋管管体采用聚乙烯或聚丙烯或聚氯乙烯材料制作。 
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