CN110411244A - 换热套管以及具有该换热套管的换热器 - Google Patents

换热套管以及具有该换热套管的换热器 Download PDF

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杨祯杰
蔡锡民
李俊波
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Abstract

本发明公开了一种换热套管以及具有该换热套管的换热器，换热套管弯折成螺旋状结构，其包括：内管，其外壁设置有沿所述内管长度方向延伸的第一凹凸结构；外管，套置在所述内管外侧，所述外管的内壁与所述内管的外壁构成供介质通过的第一换热通道；所述内管的内孔为供介质通过的第二换热通道，分别通过所述第一换热通道和所述第二换热通道内的介质相互换热。解决了现有技术中的食品级换热套管和换热器其换热效率低的问题。

Description

换热套管以及具有该换热套管的换热器
技术领域
本发明涉及换热技术领域，具体涉及一种换热套管以及具有该换热套管的换热器。
背景技术
换热套管是用两种尺寸不同的管路组合而成套管，即包括同心间隔设置的外管和内管，两种不同的介质在内管及外管和内管之间流动以达到换热的效果，换热套管的换热性能是衡量其好坏的重要指标之一。另外，换热套管广泛应用于食品级换热器上。食品级换热器不但对换热效率，能源的消耗提出了较高要求。同时，也对换热套管的安全等级具有较高的要求。食品级换热套管具有以下要求：1.在高温条件下不产生有害物质。2.换热套管要求洁净度高，抗腐蚀性能好。3.换热器具有较小体积以满足食品级换热器的市场需求。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的换热套管以及具有该换热套管的换热器其换热效率低的问题。为此，提供一种换热套管，换热套管弯折成螺旋状结构，所述换热套管包括：
内管，其外壁设置有沿所述内管长度方向延伸的第一凹凸结构；
外管，套置在所述内管外侧，所述外管的内壁与所述内管的外壁构成供介质通过的第一换热通道；所述内管的内孔为供介质通过的第二换热通道，分别通过所述第一换热通道和所述第二换热通道内的介质相互换热。
所述第一凹凸结构为环绕在所述内管周向的至少一个螺旋槽。
所述内管为具有多个所述螺旋槽的螺旋波纹内管。
所述内管的内壁设置有用于使通过所述第二换热通道的介质紊流的第二凹凸结构。
所述第二凹凸结构为设置在所述内管其内壁表面的内螺纹，所述内螺纹沿所述内管的长度方向设置。
换热套管的端部设置有与其插接相连的进液连接头和/或出液连接头，所述进液连接头上设置有供介质进入所述第一换热通道和/或所述第二换热通道的开口；所述出液连接头上设置有供介质排出所述第一换热通道和/或所述第二换热通道的开口。
所述进液连接头和/或所述出液连接头上设置有与所述换热套管其端部相适配的插孔。
所述进液连接头和/或所述出液连接头为食品级耐压耐高温的塑料材质；和/或，所述内管和所述外管为食品级不锈钢材质。
所述外管的内壁设置有用于使通过所述第一换热通道的介质紊流的第三凹凸结构。
所述第三凹凸结构为设置在所述外管内壁其长度方向上的螺纹结构。
凹凸结构为在外管或者内管内外表面凹凸不平的结构。
一种换热器，包括：
上述换热套管。
本发明的技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的换热套管，换热套管弯折成螺旋状结构，所述换热套管包括：内管，其外壁设置有沿所述内管长度方向延伸的第一凹凸结构；外管，套置在所述内管外侧，所述外管的内壁与所述内管的外壁构成供介质通过的第一换热通道；所述内管的内孔为供介质通过的第二换热通道，分别通过所述第一换热通道和所述第二换热通道内的介质相互换热。外管的内壁与内管的外壁不相互贴合从而形成供介质通过的第一换热通道，且上述内管的外壁设置有第一凹凸结构，通过第一换热通道的介质在第一凹凸结构的影响下可以有效地提高经过第一换热通道介质的紊流状态。在紊流状态下，流速增加到很大，流线不再清楚可辨，流场中会有许多小漩涡，从而增大换热器的换热系数，提高产品的整体换热性能。而且，上述弯折成螺旋状结构的换热套管不但可以减小换热套管所占用的体积，而且弯折成螺旋状结构的换热套管在与外壁具有第一凹凸结构的上述内管相配下，还可以使经过第一换热通道内的流体介质在螺旋状管体影响下其流体不同层相互混合，进一步提高经过内管和外管之间的流体介质的紊流状态，增大换热器的换热系数，提高产品的整体换热性能。
2.本发明提供的换热套管，所述第一凹凸结构为环绕在所述内管周向的至少一个螺旋槽。上述螺旋槽可以有效地将经过第一换热通道的流体介质其不同层相互混合，使流场中会有许多小漩涡，从而增大换热器的换热系数，提高换热器的整体换热性能。
3.本发明提供的换热套管，内管为具有多个所述螺旋槽的螺旋波纹内管。通过设置有多个所述螺旋槽的螺旋波纹内管，可以有效地提高第一换热通道内流体介质的紊流状态，提高换热器的换热性能。
4.本发明提供的换热套管，所述内管的内壁设置有用于使通过所述第二换热通道内介质紊流的第二凹凸结构。上述第二凹凸结构可以使通过第二换热通道的介质在上述二凹凸结构的影响下，从而提高经过第一换热通道的介质其紊流状态，进而增大换热器的换热系数，提高产品的整体换热性能。
5.本发明提供的换热套管，第二凹凸结构为设置在所述内管其内壁表面的内螺纹，所述内螺纹沿所述内管的长度方向设置。上述内螺纹可以有效地将经过第二换热通道的流体介质其不同层相互混合，使流场中会有许多小漩涡，从而增大换热器的换热系数，提高换热器的整体换热性能。
6.本发明提供的换热套管，换热套管的端部设置有与其插接相连的进液连接头和/或出液连接头，所述进液连接头上设置有供介质进入所述第一换热通道和/或所述第二换热通道的开口；所述出液连接头上设置有供介质排出所述第一换热通道和/或所述第二换热通道的开口。通过插接的方式将进液连接头和出液连接头安装在换热套管上，避免了现有技术中需要通过焊接的方式将进液连接头和出液连接头时，焊接点不但会发生生锈泄漏的问题，而且焊接点在高温高压条件下还会产生较多的有害物质，从而导致食品级换热套管不符合规定，造成严重的食用安全隐患的问题。另一方面，进液连接头和出液连接头通过插接的方式固定在换热套管上还具有安装简单方便的优点。
7.本发明提供的换热套管，所述进液连接头和/或所述出液连接头为食品级耐压耐高温的塑料材质；和/或，所述内管和所述外管为食品级不锈钢材质。上述食品级塑料材质的进液连接头和出液连接头，既耐高温，又耐高压，还不会在高温条件下产生有害物质，满足了食品级换热器的较高要求。所述内管和所述外管均为食品级不锈钢材质，食品级不锈钢具有耐压防锈以及硬度高的优点，不会和介质之间产生化学反应，可以满足了食品级换热器的较高要求。
8.本发明提供的换热套管，所述外管的内壁设置有用于使通过所述第一换热通道的介质紊流的第三凹凸结构。上述第三凹凸结构为设置在所述外管内壁其长度方向上的螺纹结构。设置在上述外管内壁上的螺纹结构可以有效地进一步将经过第一换热通道的流体介质其不同层相互混合，使流场中会有许多小漩涡，从而增大换热器的换热系数，提高换热器的整体换热性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的换热套管的立体结构示意图；
图2为本发明提供的换热套管其俯视图；
图3为本发明提供的内管其结构示意图；
图4为本发明提供的换热套管其内部结构示意图；
图5为本发明提供的内管其内部结构示意图。
附图标记说明：
1-内管；2-螺旋槽；3-外管；4-第一换热通道；5-第二换热通道；6-内螺纹；7-换热套管；8-进液连接头；9-出液连接头；10-支架。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种食品级换热套管，如图1和图2所示，换热套管7弯折成螺旋状结构，所述换热套管7包括：
内管1，为螺旋波纹内管，如图3和图5所示，所述内管1外壁设置有沿所述内管1长度方向延伸的第一凹凸结构，所述第一凹凸结构为环绕在所述内管1周向的多个螺旋槽2；通过设置有多个所述螺旋槽2的螺旋波纹内管，可以有效地将经过第一换热通道4的流体介质其不同层相互混合，使流场中会有许多小漩涡，提高第一换热通道4内流体介质的紊流状态，从而增大换热器的换热系数，提高换热器的整体换热性能；所述内管1的内壁还设置有用于使通过所述第二换热通道5的介质紊流的第二凹凸结构，所述第二凹凸结构为设置在所述内管1其内壁表面的内螺纹6，所述内螺纹6沿所述内管1的长度方向设置。上述内螺纹6可以有效地将经过第二换热通道5的流体介质其不同层相互混合，使流场中会有许多小漩涡，提高经过第一换热通道4的介质其紊流状态，从而增大换热器的换热系数，提高换热器的整体换热性能；
外管3，如图4所示，套置在所述内管1外侧，所述外管3的内壁与所述内管1的外壁贴合在一起以形成供介质通过的第一换热通道4，从而使经过第一换热通道4的流体介质不串流，同时提高介质的换热面积大；所述内管1的内孔为供介质通过的第二换热通道5，分别通过所述第一换热通道4和所述第二换热通道5内的介质相互换热。上述外管3的内壁与内管1的外壁不相互贴合从而形成供介质通过的第一换热通道4，且上述内管1的外壁设置有第一凹凸结构，通过第一换热通道4的介质在第一凹凸结构的影响下可以有效地提高经过第一换热通道4介质的紊流状态。在紊流状态下，流速增加到很大，流线不再清楚可辨，流场中会有许多小漩涡，从而增大换热器的换热系数，提高产品的整体换热性能。而且，上述弯折成螺旋状结构的换热套管7不但可以减小换热套管所占用的体积，而且弯折成螺旋状结构的换热套管7在与外壁具有第一凹凸结构的上述内管1相配下，还可以使经过第一换热通道4内的流体介质在螺旋状管体影响下其流体不同层相互混合，进一步提高经过内管1和外管3之间的流体介质的紊流状态，增大换热器的换热系数，提高产品的整体换热性能。所述外管3的内壁设置有用于使通过所述第一换热通道4的介质紊流的第三凹凸结构，所述第三凹凸结构为设置在所述外管3内壁其长度方向上的螺纹结构。设置在上述外管3内壁上的螺纹结构可以有效地进一步将经过第一换热通道4的流体介质其不同层相互混合，使流场中会有许多小漩涡，从而增大换热器的换热系数，提高换热器的整体换热性能。
在本实施例中，制冷或者制热媒介通过第一换热通道4；待制冷或加热的流体介质通过第二换热通道5。
在本实施例中，如图1和图2所示，换热套管7的端部设置有与其插接相连的进液连接头8和出液连接头9，所述进液连接头8和所述出液连接头9上设置有与所述换热套管7其端部相适配的插孔，进液连接头8和出液连接头9分别通过上述插孔安装在换热套管7上；所述进液连接头8上设置有供介质进入所述第一换热通道4和所述第二换热通道5的其一开口；所述出液连接头9上设置有供介质排出所述第一换热通道4和所述第二换热通道5的另一开口。通过插接的方式将进液连接头8和出液连接头9安装在换热套管7上，避免了现有技术中需要通过焊接的方式将进液连接头8和出液连接头9时，焊接点不但会发生生锈泄漏的问题，而且焊接点在高温高压条件下还会产生较多的有害物质，从而导致食品级换热套管不符合规定，造成严重的食用安全隐患的问题。另一方面，进液连接头8和出液连接头9通过插接的方式固定在换热套管7上还具有安装简单方便的优点。上述进液连接头8和出液连接头9为食品级耐压耐高温的塑料材质；所述内管1和所述外管3为食品级不锈钢材质。上述食品级塑料材质的进液连接头8和出液连接头9，既耐高温，又耐高压，还不会在高温条件下产生有害物质，满足了食品级换热器的较高要求。另外，所述内管1和所述外管3均为食品级不锈钢材质，食品级不锈钢具有耐压防锈以及硬度高的优点，不会和介质之间产生化学反应，可以满足了食品级换热器的较高要求。
本实施例提供一种换热器，包括：上述换热套管。
当然，本发明申请对第一凹凸结构的结构不做具体限制，在其它实施例中，第一凹凸结构为沿所述内管1外壁周向方向设置的环形凸起，以使经过第一换热通道4的流体介质其不同层相互混合，使流场中会有许多小漩涡，提高第一换热通道4内流体介质的紊流状态，从而增大换热器的换热系数，提高换热器的整体换热性能
当然，本发明申请对进液连接头8和出液连接头9的材质不做具体限制，在其它实施例中，进液连接头8和/或出液连接头9还可以为食品级耐压耐高温的金属材料。
当然，本发明申请对所述外管3的内壁与所述内管1的外壁，其二者的位置关系不做具体限制，在其它实施例中，所述外管3的内壁与所述内管1的外壁不相互贴合，流体介质从所述外管3的内壁与所述内管1的外壁围成的腔体内通过，以达到换热效果。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，
一种换热套管，如图1和图2所示，换热套管7弯折成螺旋状结构，所述换热套管7包括：
内管1，为螺旋波纹内管，如图3和图5所示，所述内管1外壁设置有沿所述内管1长度方向延伸的第一凹凸结构，所述第一凹凸结构为环绕在所述内管1周向的多个螺旋槽2；所述内管1的内壁为光滑内壁；
外管3，套置在所述内管1外侧，所述外管3的内壁与所述内管1的外壁构成供介质通过的第一换热通道4；所述内管1的内孔为供介质通过的第二换热通道5，分别通过所述第一换热通道4和所述第二换热通道5内的介质相互换热。所述外管3的内壁为光滑内壁。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种换热套管，其特征在于，换热套管(7)弯折成螺旋状结构，所述换热套管(7)包括：
内管(1)，其外壁设置有沿所述内管(1)长度方向延伸的第一凹凸结构；
外管(3)，套置在所述内管(1)外侧，所述外管(3)的内壁与所述内管(1)的外壁构成供介质通过的第一换热通道(4)；所述内管(1)的内孔为供介质通过的第二换热通道(5)，分别通过所述第一换热通道(4)和所述第二换热通道(5)内的介质相互换热。
2.根据权利要求1所述的换热套管，其特征在于，所述第一凹凸结构为环绕在所述内管(1)周向的至少一个螺旋槽(2)。
3.根据权利要求2所述的换热套管，其特征在于，所述内管(1)为具有多个所述螺旋槽(2)的螺旋波纹内管。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的换热套管，其特征在于，所述内管(1)的内壁设置有用于使通过所述第二换热通道(5)的介质紊流的第二凹凸结构。
5.根据权利要求4所述的换热套管，其特征在于，所述第二凹凸结构为设置在所述内管(1)其内壁表面的内螺纹(6)，所述内螺纹(6)沿所述内管(1)的长度方向设置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的换热套管，其特征在于，换热套管(7)的端部设置有与其插接相连的进液连接头(8)和/或出液连接头(9)，所述进液连接头(8)上设置有供介质进入所述第一换热通道(4)和/或所述第二换热通道(5)的开口；所述出液连接头(9)上设置有供介质排出所述第一换热通道(4)和/或所述第二换热通道(5)的开口。
7.根据权利要求6所述的换热套管，其特征在于，所述进液连接头(8)和/或所述出液连接头(9)上设置有与所述换热套管(7)其端部相适配的插孔。
8.根据权利要求6所述的换热套管，其特征在于，所述进液连接头(8)和/或所述出液连接头(9)为食品级耐压耐高温的塑料材质；和/或，所述内管(1)和所述外管(3)为食品级不锈钢材质。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的换热套管，其特征在于，所述外管(3)的内壁设置有用于使通过所述第一换热通道(4)的介质紊流的第三凹凸结构。
10.一种换热器，其特征在于，包括：
权利要求1-9任一权利要求所述的换热套管。
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