CN105651094A - 一种新型变截面相间螺旋扭曲换热管 - Google Patents

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王定标
韩勇
张灿灿
向飒
张欢
许阳阳
廉鼎元
朱有健
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Zhengzhou University
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Zhengzhou University
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/08—Tubular elements crimped or corrugated in longitudinal section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation

Abstract

本发明提供了一种新型变截面相间螺旋扭曲换热管，该新型变截面相间螺旋扭曲换热管是由顺时针螺旋扭曲段、逆时针螺旋扭曲段、圆形直管段、椭圆形直管段以及两段变截面段周期性交替连接组成；本发明涉及一种新型变截面相间螺旋扭曲换热管，其工作介质在管内流动换热时具有湍流程度高、换热系数高、不易结垢的优点；该新型变截面相间螺旋扭曲换热管的圆形直管段部分都与现行管壳式换热器通用标准相一致，该新型变截面相间螺旋扭曲换热管与管壳式换热器具有很强的通用性，有较好的发展前景和广泛的实际应用价值。

Description

一种新型变截面相间螺旋扭曲换热管
技术领域
本发明涉及一种新型变截面相间螺旋扭曲换热管，属于强化换热技术领域。
背景技术
换热器在国民经济的各行各业有着广泛的应用，是能源、石油、化工、冶金、动力、轻工业、食品乃至航空航天行业中最常见的设备之一，它是开发二次能源，实现热回收节约能源耗散的重要设备；目前，管壳式换热器由于其流量大、压降损失小以及操作压力高而被广泛应用；工程应用中的管壳式换热器的换热管都使用光管，工作流体在光管内的湍流效果差，造成换热效果不明显，换热效率不高的缺点；管壳式换热器一般运行周期较长，流体内杂质等污垢沉积，容易堵塞，影响设备的效率，尤其是大型的管壳式换热器的换热管道结垢，会形成堵塞，这不但影响换热效果，而且影响整个工艺流程的运行。
发明内容
针对以上所述问题，本发明提供了一种新型变截面相间螺旋扭曲换热管，其优点在于，工作介质在管内流动换热时湍流程度高、换热系数高、不易结垢。
本发明涉及的新型变截面相间螺旋扭曲换热管是由进口段[1]、椭圆形直管段1[2]、椭圆形直管段2[3]、变截面段1[4]、变截面段2[5]、出口变截面段[6]、出口段[7]、圆形直管段[8]、逆时针螺旋扭曲段[9]、顺时针螺旋扭曲段[10]、进口变截面段[11]周期性交替连接而成；该新型变截面相间螺旋扭曲换热管中，流体随着管壁形状从圆到椭圆再到圆的周期性交替变化，产生了周期性加速和减速交替的流动变化，增加了流动的湍流效应；流体随着顺时针螺旋扭曲段和逆时针螺旋扭曲段的周期性交替变化，产生了交替变化的螺旋流动，这种流动促使在管壁附近形成了相切于流动方向的二次流，这种二次流现象更增加了流体的湍流效应；在该新型变截面相间螺旋扭曲换热管中，两种流动现象进行了叠加，这对流体壁面边界层和污垢层产生很强的破坏作用，使换热系数提高而且不易结垢；该新型变截面相间螺旋扭曲换热管的进口段[1]、出口段[6]和圆形直管段[8]都与现行换热器通用标准相一致，所以，该新型变截面相间螺旋扭曲换热管很强的通用性，具有较好的发展前景和广泛的实际应用价值。
附图说明
图1新型变截面相间螺旋扭曲换热管的结构示意图；
图中：1—进口段，2—椭圆形直管段1，3—椭圆形直管段2，4—变截面段1，5—变截面段2，6—出口变截面段，7—出口段，8—圆形直管段，9—逆时针螺旋扭曲段，10—顺时针螺旋扭曲段，11—进口变截面段。
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描述。
本发明的实施方式如下：流体由进口段[1]进入该新型变截面相间螺旋扭曲换热管中，流体经过该新型变截面相间螺旋扭曲换热管的进口变截面段1[11]、椭圆形直管段1[2]、顺时针螺旋扭曲段[10]、椭圆形直管段2[3]、逆时针螺旋扭曲段[9]、变截面段1[4]、圆形直管段[8]和变截面段2[5]的周期性变化产生了周期性交替变化的螺旋流动和周期性加、减速交替流动的叠加流动形式，最终经过出口变截面段[6]，由出口段[7]流出该新型变截面相间螺旋扭曲换热管。
该新型变截面相间螺旋扭曲换热管通过改变流体在管道中的流动状态来实现强化换热技术；流体随着进口变截面段[11]、变截面段1[4]变截面段2[5]和出口变截面段[6]的形状从圆到椭圆再到圆的周期性交替变化，产生了周期性加速和减速交替的流动变化，增加了流动的湍流效应；流体随着顺时针螺旋扭曲段[10]和逆时针螺旋扭曲段[9]的周期性交替变化，产生了交替变化的螺旋流动，这种流动促使在管壁附近形成了相切于流动方向的二次流，这种二次流现象更增加了流体的湍流效应；在该新型变截面相间螺旋扭曲换热管中，两种流动现象进行了叠加，这对流体壁面边界层和污垢层产生很强的破坏作用，使换热系数提高而且不易结垢；该新型变截面相间螺旋扭曲换热管的进口段[1]、出口段[6]和圆形直管段[8]都与现行管壳式换热器通用标准相一致，该新型变截面相间螺旋扭曲换热管与管壳式换热器具有很强的通用性，有较好的发展前景和广泛的实际应用价值。

Claims (5)

1.一种新型变截面相间螺旋扭曲换热管，其特征在于：该新型变截面相间螺旋扭曲换热管是由顺时针螺旋扭曲段、逆时针螺旋扭曲段、圆形直管段、椭圆形直管段以及两段变截面段组成。
2.根据权利要求1所述的内容，其特征在于：顺时针螺旋扭曲段、逆时针螺旋扭曲段、圆形直管段、椭圆形直管段以及两段变截面段周期性交替连接而成。
3.根据权利要求1所述的内容，其特征在于：该新型变截面相间螺旋扭曲换热管的顺时针螺旋扭曲段和逆时针螺旋扭曲段能依据不同工况，制作出不同的扭曲导程、扭曲长度和扭曲角。
4.根据权利要求1所述的内容，其特征在于：该新型变截面相间螺旋扭曲换热管的基圆由椭圆和圆交替光滑过渡，椭圆和圆的尺寸可以根据不同工况制作出不同的尺寸。
5.根据权利要求1所述的内容，其特征在于：该新型变截面相间螺旋扭曲换热管的两段变截面段将圆管直管段和椭圆形直管段进行光滑过渡，两段变截面段能依据不同工况，制作出不同的长度。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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