CN112728990A - 一种内插球体换热管 - Google Patents

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黄德斌
陈沁阳
朱舒丹
姜函喻
曾高雅
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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
    • 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

本发明公开了一种内插球体换热管，其包括：换热管体和内插球件，内插球件包括沿换热管体轴线呈等间距排列设置于换热管体内的金属球体、连接于每相邻两个金属球体之间的金属杆，金属杆与换热管体同轴设置，金属球体的球心设置于金属杆的轴线上，金属球体的直径小于换热管体的内径，金属球体与换热管体相对固定设置，在提供相同的动力情况下，提高管内流体的对流换热系数；既适用于低雷诺数流体换热，也适用于高雷诺数流体的换热；提高换热管抗结垢能力，延长使用寿命。

Description

一种内插球体换热管
技术领域
本发明涉及换热的技术领域，特别涉及一种内插球体换热管。
背景技术
现有的管内插入物强化传热管，如管内插入纽带、螺旋片、螺旋线圈等换热管，在增大管内传热系数的同时，管内流动阻力也增大，需要提供更多的动力；不适用于低雷诺数或高粘度流体的换热；容易结垢，传热效率在使用过程中随时间而逐渐降低。
发明内容
本发明目的在于提供一种内插球体换热管，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为解决上述技术问题所采用的技术方案：
一种内插球体换热管，其包括：换热管体和内插球件，内插球件包括沿换热管体轴线呈等间距排列设置于换热管体内的金属球体、连接于每相邻两个金属球体之间的金属杆，所述金属杆与所述换热管体同轴设置，所述金属球体的球心设置于金属杆的轴线上，所述金属球体的直径小于换热管体的内径，所述金属球体与所述换热管体相对固定设置。
本发明的有益效果是：当流体在换热管体内流动并碰到金属球体时，受到金属球体的阻滞，中心流体会向管壁流动，流体流经金属球体与换热管体的内壁间隙后，流体又转向换热管体的中心，因此，流体在金属球体前后，将中心流体与近壁流体进行了置换，强化了近壁流体与中心流体的换热，流体在经过金属球体后由于流体质点速度的变化会产生剧烈的漩涡，强化了中心流体的换热，流体流经金属球体与换热管体的内壁间隙时，速度增大，对换热管体的内壁形成冲刷，使边界层减薄，强化了管壁的对流换热，也不易结垢；当流体碰到金属球体时，流体被压缩，静压增大，流体流经金属球体与换热管体的内壁间隙时，速度增大，静压减小，这样流体的流动是在方向反复改变的轴向压力梯度下进行，因此阻力不会增大。在提供相同的动力情况下，提高管内流体的对流换热系数；既适用于低雷诺数流体换热，也适用于高雷诺数流体的换热；提高换热管抗结垢能力，延长使用寿命。
作为上述技术方案的进一步改进，在所述金属球体的表面设置有沿换热管体轴向延伸的凹槽，所述凹槽的数量为多个，多个所述凹槽以换热管体的轴线为圆心呈环形间隔设置于金属球体的表面。
这可使得流体流经金属球体与换热管体的内壁间隙时，也可沿金属球体上的多个凹槽流动，可进一步强化了近壁流体与中心流体的换热、强化了中心流体的换热、强化了管壁的对流换热。其中凹槽通过压制或与金属球体一次成型。
作为上述技术方案的进一步改进，所述凹槽的槽宽为5～10mm，所述凹槽的槽深为金属球体半径的1/4～1/3。
在保持金属球体强化换热下，可提高金属球体的结构强度。
作为上述技术方案的进一步改进，所述金属球体的表面与换热管体内壁之间的间隙为2～4mm。这可使得流体流经金属球体的表面与换热管体内壁之间的间隙时，流体速度增大，对换热管体内壁形成冲刷，使边界层减薄，强化了管壁的对流换热。
作为上述技术方案的进一步改进，所述金属球体为空心球体。
空心的金属球体可降低换热管的整体重量。
作为上述技术方案的进一步改进，相邻两个所述金属球体之间的间距为50mm～100mm。
作为上述技术方案的进一步改进，在换热管体两端设置有固定架，所述金属杆与固定架连接。
通过固定架对金属杆进行支撑，并且在固定架上设置有供流体经过镂空孔。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；
图1是本发明所提供的内插球体换热管，其一实施例的剖面图；
图2是图1中的A-A剖视图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。
在本发明的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1～图2，本发明的内插球体换热管作出如下实施例：
本实施例的内插球体换热管包括：换热管体100和内插球件，内插球件包括沿换热管体100轴线呈等间距排列设置于换热管体100内的金属球体200、连接于每相邻两个金属球体200之间的金属杆300，相邻两个所述金属球体200之间的间距为50mm～100mm，所述金属杆300与所述换热管体100同轴设置，所述金属球体200的球心设置于金属杆300的轴线上，所述金属球体200的直径小于换热管体100的内径，具体地：所述金属球体200的表面与换热管体100内壁之间的间隙为2～4mm。金属球体200与所述换热管体100相对固定设置，其中在一些实施例中，在换热管体100两端设置有固定架，所述金属杆300与固定架连接，并且在固定架上设置有供流体经过镂空孔，在另外一些实施例中，也可在对应的金属球体200与换热管体100之间设置固定架。
进一步地，所述金属球体200的表面设置有沿换热管体100轴向延伸的凹槽210，所述凹槽210的数量为多个，多个所述凹槽210以换热管体100的轴线为圆心呈环形间隔设置于金属球体200的表面，所述凹槽210的槽宽为5～10mm，所述凹槽210的槽深为金属球体200半径的1/4～1/3。
更进一步地，所述金属球体200为空心的壳体结构，空心的金属球体200可降低换热管的整体重量。
当流体在换热管体100内流动并碰到金属球体200时，受到金属球体200的阻滞，中心流体会向管壁流动，流体流经金属球体200上的凹槽210及金属球体200与换热管体100的内壁间隙后，流体又转向换热管体100的中心，因此，流体在金属球体200前后，将中心流体与近壁流体进行了置换，强化了近壁流体与中心流体的换热，流体在经过金属球体200后由于流体质点速度的变化会产生剧烈的漩涡，强化了中心流体的换热，流体流经金属球体200上的凹槽210及金属球体200与换热管体100的内壁间隙时，速度增大，对换热管体100的内壁形成冲刷，使边界层减薄，强化了管壁的对流换热，也不易结垢；当流体碰到金属球体200时，流体被压缩，静压增大，流体流经金属球体200与换热管体100的内壁间隙时，速度增大，静压减小，这样流体的流动是在方向反复改变的轴向压力梯度下进行，因此阻力不会增大。在提供相同的动力情况下，提高管内流体的对流换热系数；既适用于低雷诺数流体换热，也适用于高雷诺数流体的换热；提高换热管抗结垢能力，延长使用寿命。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种内插球体换热管，其特征在于：其包括：
换热管体(100)；
内插球件，其包括沿换热管体(100)轴线呈等间距排列设置于换热管体(100)内的金属球体(200)、连接于每相邻两个金属球体(200)之间的金属杆(300)，所述金属杆(300)与所述换热管体(100)同轴设置，所述金属球体(200)的球心设置于金属杆(300)的轴线上，所述金属球体(200)的直径小于换热管体(100)的内径，所述金属球体(200)与所述换热管体(100)相对固定设置。
2.根据权利要求1所述的一种内插球体换热管，其特征在于：
在所述金属球体(200)的表面设置有沿换热管体(100)轴向延伸的凹槽(210)，所述凹槽(210)的数量为多个，多个所述凹槽(210)以换热管体(100)的轴线为圆心呈环形间隔设置于金属球体(200)的表面。
3.根据权利要求2所述的一种内插球体换热管，其特征在于：
所述凹槽(210)的槽宽为5～10mm，所述凹槽(210)的槽深为金属球体(200)半径的1/4～1/3。
4.根据权利要求1所述的一种内插球体换热管，其特征在于：
所述金属球体(200)的表面与换热管体(100)内壁之间的间隙为2～4mm。
5.根据权利要求1所述的一种内插球体换热管，其特征在于：
所述金属球体(200)为空心球体。
6.根据权利要求1所述的一种内插球体换热管，其特征在于：
相邻两个所述金属球体(200)之间的间距为50mm～100mm。
7.根据权利要求1所述的一种内插球体换热管，其特征在于：
在换热管体(100)两端设置有固定架，所述金属杆(300)与固定架连接。
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