CN112325398B - 一种旋流增效装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及暖通设备技术领域，提供一种旋流增效装置，包括导流管体，所述导流管体内部设有贯通的通道，所述通道的内壁上周向均匀固定有多个导流片，所述导流片靠近导流管一侧的通口，沿导流管的轴向方向相邻导流片之间形成螺旋型流道；本发明用于解决在暖通循环水系统中，杂的管路设计导致阻力损失和较大，造成较严重能源浪费，同时降低了系统间的热交换效率的问题。

Description

一种旋流增效装置
技术领域
本发明涉及暖通设备技术领域，具体涉及一种旋流增效装置。
背景技术
建筑中暖通系统的作用是实现制冷、供热、除湿、除尘等，暖通系统主要由三大系统：冷冻系统、冷却系统和冷凝系统组成。冷冻系统是参与冷热交换，实现制冷和供热的主要系统；冷却系统是将运行中的主机冷却的系统；冷凝系统是将系统中的冷凝水搜集并排放的系统。
其中在制冷和供热系统多采用循环水系统作为热交换介质，作为介质流体的水在循环的管道内流动会产生两种阻力损失，一是沿程阻力损失，二是局部阻力损失，水在流动时由于自身的黏滞性及其与管壁之间的摩擦而产生沿程阻力；水在流经阀门、弯头和阀体，会遇到流动边界的突然改变水的流动方向。以及管径突然变化和节流等情况，均会在该处造成流体分子之间的碰撞并局部形成杂乱无章的小涡流(又称乱流)。涡流会消耗一部分能量，我们称这种能量损失为局部阻力损失，在暖通循环水系统中，复杂的管路设计导致阻力损失和较大，造成较严重能源浪费，同时降低了系统间的热交换效率。
发明内容
解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种旋流增效装置，用于解决在暖通循环水系统中，杂的管路设计导致阻力损失和较大，造成较严重能源浪费，同时降低了系统间的热交换效率的问题。
技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种旋流增效装置，包括导流管体，所述导流管体内部设有贯通的通道，所述通道的内壁上周向均匀固定有多个导流片，所述导流片靠近导流管一侧的通口，沿导流管的轴向方向相邻导流片之间形成螺旋型流道。
更进一步地，所述导流管体的主体为两端贯通的圆柱形管道，所述圆柱形管道的一端连通固定有渐扩管。
更进一步地，所述渐扩管及圆柱形管道的相对外端部均设有密封螺纹型连接头。
更进一步地，所述导流片的整体沿导流管的轴向方向呈局部的螺旋线分布，导流片沿导流管的径向断面呈圆弧线，所述导流片的上表面为连续的所述圆弧线组成的内凹的上导流面，导流片的下表面为连续的圆弧线组成的凸出的下导流面。
更进一步地，所述螺旋线的螺旋升角λ为16～20°，所述导流片长度对应螺旋线的θ为10～12°。
更进一步地，所述所述导流片的内端之间围成中空的孔道，每个所述导流片与所述通道的内壁之间垂直距离等于1/3d～2/5d，其中d为通道的半径。
更进一步地，所述导流片的径向断面圆弧线的弧长小于等于π，大于等于2/3π。
有益效果
本发明提供了一种旋流增效装置，与现有公知技术相比，本发明的具有如下有益效果：
本发明通过在导流管体通道的内壁上周向均匀固定有多个导流片，且相邻导流片之间形成螺旋型流道，通过将本发明的旋流增效装置安装在暖通系统的输水管道中，主要安装在易产生局部阻力损失的管道处，通过导流片及其之间螺旋型流道的导流功能，可以有效地将输送管道中的涡流、滞留的水流改变为向前推进的外旋流，可以大大提高水在易产生局部阻力损失的管道处的流速，有效降低输送中的阻力损失，从而达到增加水流输送效率的效果，一定程度上实现了能源解决，同时提高了系统间的热交换效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明的旋流增效装置整体结构透视图；
图2为本发明的旋流增效装置内部剖面示意图；
图3为本发明的导流片在圆柱形管道示意图；
图4为本发明的单个导流片示意图；
图5为本发明的导流管体应用状态示意图；
图中的标号分别代表：1-导流管体；2-导流片；3-螺旋型流道；11-通道；12-渐扩管；13-圆柱形管道；14-连接头；21-上导流面；22-下导流面。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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作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。
实施例：
本实施例公开的一种旋流增效装置，参照图1-2，包括导流管体1，导流管体1内部设有贯通的通道11，通道11的内壁上周向均匀固定有多个导流片2，导流片2导流片2靠近导流管一侧的通口，沿导流管的轴向方向相邻导流片2之间形成螺旋型流道3，其中，螺旋型流道3用于将流经导流管体1的水流改变成向前推进的外旋流体，使得水在导流管体1的出口流速加快。
其中，导流片2的内端之间围成中空的孔道，本实施例中导流片2均匀固定设有4个，每个导流片2与通道11的内壁之间垂直距离等于1/3d～2/5d，其中d为通道11的半径，由于局部阻力的涡流多发生在贴合管道内壁的区域，本实施中的导流片2的高度设计，可以有效地实现将内旋涡流改变成向前推进的外旋流体，提高流速。同时不会因较大的导流片2阻挡位于中部层流体的流动。
参照图1，其中，本实施例中的导流管体1的主体为两端贯通的圆柱形管道13，圆柱形管道13的一端连通固定有渐扩管12，同时将周向均匀固定的导流片2设置在靠近渐扩管12与圆柱形管道13的连接处。渐扩管12的设计用于引导水流顺畅地进入导流片2部分。
同时本实施例优选地在渐扩管12及圆柱形管道13的相对外端部均设有密封螺纹型连接头14，通过密封螺纹型连接头14方便将本产品在阀门、弯头和阀体等处安装至输送系统的管路中。
参照图2-4，本实施例中导流片2的整体沿导流管的轴向方向呈局部的螺旋线分布，导流片2沿导流管的径向断面呈圆弧线，导流片2的上表面为连续的圆弧线组成的内凹的上导流面21，导流片2的下表面为连续的圆弧线组成的凸出的下导流面22。其中，上导流面21和下导流面22均由断面的圆弧线沿局部的螺旋线连续扫描构成，本产品采用具有一定弧度的导流面，可以降低例如“斜直面的导流面”在轴向方向带来的较大阻力，同时利用曲面过度可以有效地降低“水击”现象的发生，为水流的增速提供了良好的保证。
同时，本实施例中针对导流片2的外型尺寸进行优化：
具体为，设计导流片2对应的螺旋线的螺旋升角λ为16～20°，其中根据螺旋升角λ，同时，在已知圆柱形管道13的内径为D时，根据圆柱
螺旋线公式：
其中，可求得H为螺旋的导程；
另外，设计导流片2长度对应螺旋线的θ为10～12°。
其中，已知螺旋线自起始值坐标为(0,0,0)，再已知θ时，根据圆柱螺旋线方程：
x＝a cosθ
y＝a sinθ
z＝bθ
其中，a为圆柱形管道13的半径，b＝H/πθ，因此可以得知导流片2另一端点(x,y,z)的坐标值，从而获得导流片2对应的螺旋线。
本实施例中螺旋升角λ为16～20°及θ为10～12°；其中，导流片2的径向断面圆弧线的弧长小于等于π，大于等于2/3π。优选区间对应的导流片2形状，经多次试验数据(对比导流管体1进口处和出口处的水体流速值)，上述区间值的构成流片形状，导流管体1出口处的流速较进口处提升了32％左右。
本产品通过在导流管体1通道11的内壁上周向均匀固定有多个导流片2，且相邻导流片2之间形成螺旋型流道3，参照图5，通过将本发明的旋流增效装置安装在暖通系统的输水管道中，主要安装在易产生局部阻力损失的管道处，通过导流片2及其之间螺旋型流道3的导流功能，可以有效地将输送管道中的涡流、滞留的水流改变为向前推进的外旋流，可以大大提高水在易产生局部阻力损失的管道处的流速，有效降低输送中的阻力损失，从而达到增加水流输送效率的效果，一定程度上实现了能源解决，同时提高了系统间的热交换效率。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种旋流增效装置，其特征在于，包括导流管体，所述导流管体内部设有贯通的通道，所述通道的内壁上周向均匀固定有多个导流片，所述导流片靠近导流管一侧的通口，沿导流管的轴向方向相邻导流片之间形成螺旋型流道；所述导流管体的主体为两端贯通的圆柱形管道，所述圆柱形管道的一端连通固定有渐扩管；所述渐扩管及圆柱形管道的相对外端部均设有密封螺纹型连接头；所述导流片的整体沿导流管的轴向方向呈局部的螺旋线分布，导流片沿导流管的径向断面呈圆弧线，所述导流片的上表面为连续的所述圆弧线组成的内凹的上导流面，导流片的下表面为连续的圆弧线组成的凸出的下导流面；所述螺旋线的螺旋升角λ为16～20°，所述导流片长度对应螺旋线的θ为10～12°；所述所述导流片的内端之间围成中空的孔道，每个所述导流片与所述通道的内壁之间垂直距离等于1/3d～2/5d，其中d为通道的半径；所述导流片的径向断面圆弧线的弧长小于等于π，大于等于2/3π。
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