CN112944959B - 旋流扰动装置及换热管结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种旋流扰动装置及换热管结构，旋流扰动装置用于安装在换热管结构内，换热管结构包括第一管和穿设在第一管内的第二管；第一管与第二管之间形成环形流路供第一流体流动；第二管供第二流体流动；第一流体与第二流体的温度不同；旋流扰动装置包括相对固定的第一旋流组件和第二旋流组件；第一旋流组件穿设在第一管内且套设在第二旋流组件外，第二旋流组件套设在第二管外与第二管可拆卸地连接；第一旋流组件外为第一外螺纹，第二旋流组件外为第二外螺纹，将环形流路分隔为位于第一外螺纹和第一旋流组件之间的第一螺旋流道和位于第二外螺纹和第二旋流组件之间的第二螺旋流道，以解决现有技术中具有旋流器的换热管中流动压降过大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及换热管领域，具体而言，涉及一种旋流扰动装置及换热管结构。
背景技术
换热管作为换热设备的核心元件，换热设备的实际换热性能总是受到换热管的材料物性及形状结构的影响。为了强化管内的换热效果，较常见的做法是利用旋流扰动的管内流动模式。流体流经旋流器后，形成强烈的涡旋流动，以减薄边界层厚度并促进管内传热传质，对管壁还能起到一个强劲的冲刷作用，从而减少管道内壁面的水垢的形成，减少换热的阻碍。
现有技术中换热管的旋流扰动形式中，利用螺纹，增加了换热管内的流体的流动路径，使换热面积增大，有效提高了换热管的换热效率，改善了换热管的换热效果和提高了换热管结构一体化的可靠性。
但是，为了能稳定维持旋流的扰动，往往旋流器都会贯穿于整个换热管设置，制造旋流器的材料成本也比较大，其造成的流动压降就会比较大，管道压降显著增大，因此存在强化传热的同时，必然伴随着流动阻力造成的能量额外损耗。另外，由于离心力的驱使，大部分的旋流扰动都集中在管道外壁区域，内部区域的传热传质现象并不显著，甚至在局部区域形成流动换热的“死区”，造成旋流换热分布不均匀。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种旋流扰动装置及换热管结构，以解决现有技术中的具有旋流器的换热管中流动压降过大的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种旋流扰动装置，用于安装在换热管结构内，换热管结构包括第一管和穿设在第一管内的第二管；第一管与第二管之间间隔布置，以形成环形流路，用于供第一流体流动；第二管用于供第二流体流动；第一流体的温度与第二流体的温度不相同；旋流扰动装置包括：第一旋流组件和第二旋流组件，第一旋流组件与第二旋流组件之间的位置相对固定；第一旋流组件穿设在第一管内，第一旋流组件套设在第二旋流组件外，第二旋流组件套设在第二管外且与第二管之间可拆卸地连接；其中，第一旋流组件的外侧具有第一外螺纹，第二旋流组件的外侧具有第二外螺纹，以将环形流路分隔为位于第一外螺纹和第一旋流组件之间的第一螺旋流道和位于第二外螺纹和第二旋流组件之间的第二螺旋流道。
进一步地，第一旋流组件的长度小于第一管的长度；和/或第一旋流组件的长度大于第二旋流组件的长度。
进一步地，旋流扰动装置还包括连接组件，第一旋流组件套设在连接组件外，连接组件套设在第二管外，第一旋流组件通过连接组件与第二管连接。
进一步地，第一旋流组件包括开设有第一通孔的第一旋流器，第一旋流器套设在连接组件的外部；第一外螺纹位于第一旋流器的外周面上；第二旋流组件包括开设有第二通孔的第二旋流器，第二旋流器套设在第二管的外周面上；第二外螺纹位于第二旋流器外周面上。
进一步地，第一旋流组件包括位于第一旋流器的延伸方向的两端的两个第一挡圈，两个第一挡圈均套设在连接组件的外部；连接组件上设置有分别用于安装两个第一挡圈的两个第一卡槽，两个第一卡槽与两个第一挡圈一一对应地设置，以将第一旋流器固定在连接组件上；第二旋流组件包括分别位于第二旋流器的延伸方向的两端的两个第二挡圈，两个第二挡圈均套设在第二管的外部，第二管上设置有分别用于安装两个第二挡圈的两个第二卡槽，两个第二卡槽与两个第二挡圈一一对应地设置，以将第二旋流器固定在第二管上。
进一步地，连接组件包括连接件，连接件包括：第一连接部，第一连接部为筒状，第一连接部穿设在第一通孔内，第一连接部的外周面与第一通孔的孔壁面之间过盈配合，两个第一卡槽设置在第一连接部上；第二连接部，第二连接部为环状，第二连接部套设在第二管的外部，第二连接部的孔壁面与第二管的外周面之间过盈配合；多个连接肋，第一连接部与第二连接部之间通过多个连接肋连接，多个连接肋环绕连接件的中心线间隔布置。
进一步地，连接组件还包括两个第三挡圈，两个第三挡圈分别位于第二连接部的轴线方向的两端，两个第三挡圈均套设在第二管上；第二管上设置有分别用于安装两个第三挡圈的两个第三卡槽，两个第三卡槽与两个第三挡圈一一对应地设置，以将第二连接部固定在第二管上。
进一步地，第一外螺纹和第二外螺纹的旋向相同，第一外螺纹的螺纹升角为α1，第二外螺纹的螺纹升角为α2，其中，α1＝α2。
进一步地，第一旋流组件的出口端面、第二旋流组件的出口端面以及连接件出口端面之间齐平。
进一步地，第一旋流组件的长度为L1，第二旋流组件的长度为L2，连接件的第一连接部的长度为L3，第一旋流组件的进口端面与第二旋流组件的进口端面之间的距离为L4，其中，L4+L2＝L1，L3＝L1。
进一步地，第一管为圆形管，第一管的管内径为D1；连接件的第一连接部为圆筒状，第一连接部的内径为D3；第二管为圆形管，第二管的管外径为D5；其中，第一旋流组件的进口端面与第二旋流组件的进口端面之间的距离为L4，其中，L4/(D3-D5)＞60；和/或第一管的靠近第一旋流组件的进口端面的一端的端面与第一旋流组件的进口端面之间的距离为L5，L5/(D1-D5)＞60；和/或第二管的靠近第二旋流组件的出口端面的一端的端面与第二旋流组件的出口端面之间的距离为L6，其中，L6/(D1-D5)＞60。
进一步地，第一管为圆形管，第一管的管内径为D1；第一旋流器为圆筒形，第一旋流器的最大外径为D2；连接件的第一连接部为圆筒状，第一连接部的内径为D3；第二旋流器为圆筒形，第二旋流器的最大外径为D4；第二管为圆形管，第二管的管外径为D5；其中，D1＞D2＞D3＞D4＞D5，且2mm≤(D1-D2)≤5mm，2mm≤(D3-D4)≤5mm。
根据本发明的另一方面，提供了一种换热管结构，包括第一管和穿设在第一管内的第二管，换热管结构还包括上述的旋流扰动装置，旋流扰动装置设置在第一管和第二管之间。
应用本发明的技术方案，本发明的旋流扰动装置中的第一流体分为两部分，分别流经位于第一管和第一旋流组件之间的第一螺旋流道和位于第一旋流组件和第二旋流组件之间的第二螺旋流道，形成强烈的外旋流动和内旋流动，内旋流动辅助外旋流动使得管内的旋流换热得到均匀化的分布，形成均匀的扰动，从而使换热“死区”的面积相对地减少，有利于维持管内的涡旋流动，延长整体涡旋流动的作用区域，尽可能地提高了换热管结构内部的流道的有效利用率，解决了管内旋流换热分布不均匀的问题。本发明的旋流扰动装置结构相对紧凑可靠，尽可能地提高了换热管结构内部的流道的有效利用率，且便于组装以及更换维修，解决了现有技术中的具有旋流器的换热管结构内部的流体的流动压降过大的问题，降低了流体流动时的压降。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了具有本发明的旋流扰动装置的换热管结构的实施例的结构示意图；
图2示出了图1所示的换热管结构的部分结构的剖视图；
图3示出了图1所示的换热管结构的侧视图；
图4示出了图1所示的换热管结构的半剖视图；
图5示出了图1所示的换热管结构的旋流扰动装置的第一旋流组件的爆炸图；
图6示出了图5所示的第一旋流组件的第一旋流器的结构示意图；
图7示出了图1所示的换热管结构的旋流扰动装置的连接组件的爆炸图的透视图；以及
图8示出了图7所示的连接组件的连接件的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、第一管；2、第二管；3、第一旋流组件；31、第一旋流器；310、第一外螺纹；32、第一挡圈；4、第二旋流组件；41、第二旋流器；410、第二外螺纹；42、第二挡圈；5、连接组件；51、连接件；511、第一连接部；512、第二连接部；513、连接肋；52、第三挡圈。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图8所示，本发明提供了一种旋流扰动装置，用于安装在换热管结构内，换热管结构包括第一管1和穿设在第一管1内的第二管2；第一管1与第二管2之间间隔布置，以形成环形流路，用于供第一流体流动；第二管2用于供第二流体流动；第一流体的温度与第二流体的温度不相同；旋流扰动装置包括：第一旋流组件3和第二旋流组件4，第一旋流组件3与第二旋流组件4之间的位置相对固定；第一旋流组件3穿设在第一管1内，第一旋流组件3套设在第二旋流组件4外，第二旋流组件4套设在第二管2外且与第二管2之间可拆卸地连接；其中，第一旋流组件3的外侧具有第一外螺纹310，第二旋流组件4外侧具有第二外螺纹410，以将环形流路分隔为位于第一外螺纹310和第一旋流组件3之间的第一螺旋流道和位于第二外螺纹410和第二旋流组件4之间的第二螺旋流道。
本发明的旋流扰动装置中的第一流体分为两部分，分别流经位于第一管1和第一旋流组件3之间的第一螺旋流道和位于第一旋流组件3和第二旋流组件4之间的第二螺旋流道，形成强烈的外旋流动和内旋流动，内旋流动辅助外旋流动使得管内的旋流换热得到均匀化的分布，形成均匀的扰动，从而使换热“死区”的面积相对地减少，有利于维持管内的涡旋流动，延长整体涡旋流动的作用区域，尽可能地提高了换热管结构内部的流道的有效利用率，解决了管内旋流换热分布不均匀的问题。本发明的旋流扰动装置结构相对紧凑可靠，尽可能地提高了换热管结构内部的流道的有效利用率，且便于组装以及更换维修，解决了现有技术中的具有旋流器的换热管结构内部的流体的流动压降过大的问题，降低了流体流动时的压降。
本发明的旋流扰动装置所形成的强烈的旋流冲击可对换热管结构的管道内壁处的水垢起到冲刷作用，并使被冲刷下的水垢随流体的流动排至换热管结构的外部，减少了水垢对换热的阻碍和对流体流动的阻碍，减少了换热管结构的清洁和维修的工作量，降低了换热管结构的维护费用。
对于位于第一管1和第二管2之间的第一流体来说，第一旋流组件3的第一端为进口端，第一旋流组件3的第二端为出口端；第二旋流组件4的第一端为进口端，第二旋流组件4的第二端为出口端；第一旋流组件3的第一端与第二旋流组件4的第一端位于同一侧，第一旋流组件3的第二端与第二旋流组件4的第二端位于同一侧。
具体地，第一流体与第二流体的流动方向互为相反方向，第一流体的温度小于第二流体的温度，即第一流体为冷流体，第二流体为热流体。第一管1的靠近第一旋流组件3的第一端的一端为第一管1的第一流体的进口，第一管1的靠近第一旋流组件3的第二端的一端为第一管1的第一流体的出口；第二管2的靠近第一旋流组件3的第二端的一端为第二管2的第二流体的进口，第二管2的靠近第一旋流组件3的第一端的一端为第二管2的第二流体的出口。
在本发明的实施例中，第一管1的进口与外部的冷水管连接，用于通入冷流体；第一管1的出口与另一组换热管结构的进口或循环回路的进口连接，用于流出冷流体；第二管2的进口与外部的热水管连接，用于通入热流体；第二管2的出口与另一组换热管结构的进口或循环回路的进口连接，用于流出热流体。
第一管1的进口与第二管2的出口位于同一侧，第一管1的出口与第二管2的进口位于同一侧，冷流体与热流体的流动方向相反，不同温度的流体呈现逆向对流换热的形式，使得换热管结构中的局部区域得到耐温保护，可延长换热管结构的使用寿命，提高换热管结构的有效利用率。
具有本发明的旋流扰动装置的换热管结构在工作时，冷流体由第一管1的进口输送到第一管1和第二管2之间的环形流路内，当冷流体分别流经第一螺旋流道和第二螺旋流道时，会形成强烈的外旋流动和内旋流动，使得环形流路的流动区域被充分地利用，第二螺旋流道内部流动的旋流强度被提高，形成了均匀的扰动，减少了第一流体流动换热时的“死区”面积；外旋流动与内旋流动处于同一旋转方向，内旋的扰动有利于推进外旋的流动，赋予外旋流动一个惯性作用，延长整体的旋流扰动的作用区域；在流动过程中，局部位置处会产生不稳定流和二次流，通过强烈的扰动冲击以减薄流体流动的边界层，促进冷流体与热流体之间的传热传质和流体与管壁间的对流换热；相应地，热流体由第二管2的进口输送到第二管2内，与流经第一管1和第二管2之间的环形流路的冷流体进行间接对流换热。
本发明的旋流扰动装置的第一旋流组件3和第二旋流组件4的外径可根据应用场景需要进行适当地调整，第一旋流组件3和第二旋流组件4的长度也可根据热量沿程交换的情况进行适当地设置。
优选地，第一旋流组件3的长度小于第一管1的长度；和/或第一旋流组件3的长度大于第二旋流组件4的长度。
第一旋流组件3的长度是指第一旋流组件3沿自身的中心线(或延伸线)方向的尺寸；第一管1的长度是指第一管1沿自身的中心线(或延伸线)方向的尺寸；第二旋流组件4的长度指第二旋流组件4沿自身的中心线(或延伸线)方向的尺寸。
本发明设置第二旋流组件4的目的是为了增强外旋流动，延长旋流扰动区域，但不能对外旋造成过大影响，若第二旋流组件4与第一旋流组件3等长，那两者之间的端部的较小的间隙会增加流入第一旋流组件3和第二旋流组件4之间流体的流动阻力，将第二旋流组件4的长度设置为小于第一旋流组件3的长度能够起到一定地缓冲作用，让进入第一旋流组件3和第二旋流组件4之间的入口处的流体的流动状态相对稳定一些。
优选地，整个旋流扰动装置比较紧凑地集中于换热管结构的一部分管段中，相对与现有技术中遍布整个流道长度的旋流器来说，本发明的旋流扰动装置中的第一流体的流动压降幅度较小。进一步优选地，本发明的旋流扰动装置安装在换热管结构的管道入口附近。
如图2所示，旋流扰动装置还包括连接组件5，第一旋流组件3套设在连接组件5外，连接组件5套设在第二管2外，第一旋流组件3通过连接组件5与第二管2连接。
第一旋流组件3和第二管2通过连接组件5连接，第二旋流组件4与第二管2连接，从而使第一旋流组件3和第二旋流组件4的位置相对固定不动，使旋流扰动装置的结构较为紧凑，减少了其在换热管结构的管内所占据的空间，尽可能地降低了第一流体的部分流动压降，有利于更换不同型号的旋流组件以及对旋流组件进行清洁和维修。
如图2至图4所示，第一旋流组件3包括开设有第一通孔的第一旋流器31，第一旋流器31套设在连接组件5的外部；第一外螺纹310位于第一旋流器31的外周面上；第二旋流组件4包括开设有第二通孔的第二旋流器41，第二旋流器41套设在第二管2的外周面上；第二外螺纹410位于第二旋流器41外周面上。
具体地，第一旋流组件3包括位于第一旋流器31的延伸方向的两端的两个第一挡圈32，两个第一挡圈32均套设在连接组件5的外部；连接组件5上设置有分别用于安装两个第一挡圈32的两个第一卡槽，两个第一卡槽与两个第一挡圈32一一对应地设置，以将第一旋流器31固定在连接组件5上；第二旋流组件4包括分别位于第二旋流器41的延伸方向的两端的两个第二挡圈42，两个第二挡圈42均套设在第二管2的外部，第二管2上设置有分别用于安装两个第二挡圈42的两个第二卡槽，两个第二卡槽与两个第二挡圈42一一对应地设置，以将第二旋流器41固定在第二管2上。
优选地，第一挡圈32沿垂直于第一旋流器31的中心线方向的尺寸要低于第一外螺纹310的所形成的螺旋槽道的槽底面，第二挡圈42沿垂直于第二旋流器41的中心线方向的尺寸要低于第二外螺纹410的所形成的螺旋槽道的槽底面，以避免对流体的流动造成不利的影响。
如图7和图8所示，连接组件5包括连接件51，连接件51包括：第一连接部511，第一连接部511为筒状，第一连接部511穿设在第一通孔内，第一连接部511的外周面与第一通孔的孔壁面之间过盈配合，两个第一卡槽设置在第一连接部511上；第二连接部512，第二连接部512为环状，第二连接部512套设在第二管2的外部，第二连接部512的孔壁面与第二管2的外周面之间过盈配合；多个连接肋513，第一连接部511与第二连接部512之间通过多个连接肋513连接，多个连接肋513环绕连接件51的中心线间隔布置。
在本发明的实施例中，连接件51具有三个连接肋513，三个连接肋513环绕第一旋流组件3的中心线呈360度均匀布置，相邻两个连接肋513的延伸线分别与第一旋流组件3的中心线之间的连线的夹角为120度，以确保周向形成稳定的三角固定体系，使第一连接部511和第二连接部512之间的受力和连接更加稳定。
连接肋513可以为流线型结构，也可以为条形结构等，可根据应用需要进行选择和更换，相邻两个连接肋513之间间隔设置以便于第一流体的流动，连接肋513的尺寸的设置需要保证其不会对第一流体的流动造成过大的阻碍。
如图2和图7所示，连接组件5还包括两个第三挡圈52，两个第三挡圈52分别位于第二连接部512的轴线方向的两端，两个第三挡圈52均套设在第二管2上；第二管2上设置有分别用于安装两个第三挡圈52的两个第三卡槽，两个第三卡槽与两个第三挡圈52一一对应地设置，以将第二连接部512固定在第二管2上。
第一旋流器31与连接组件5的连接件51的外周面之间过盈配合，第二旋流器41与第二管2的外周面之间过盈配合，连接件51的内壁面与第二管2的外周面之间过盈配合，第一旋流器31的两端通过第一挡圈32和第一卡槽限位，第二旋流器41的两端通过第二挡圈42和第二卡槽限位，连接件51的两端通过第三挡圈52和第三卡槽限位，从而使第一旋流器31和第二旋流器41固定在第二管2上。
具体地，第一外螺纹310和第二外螺纹410的旋向相同，第一外螺纹310的螺纹升角为α1，第二外螺纹410的螺纹升角为α2，其中，α1＝α2。
这样，外旋流动与内旋流动处于同一旋转方向，内旋的扰动有利于推进外旋的流动，赋予外旋流动一个惯性作用，避免了第一流体的流动因旋向不同而受到反向冲击或旋流强度滞后的影响。
可选地，第一外螺纹310和第二外螺纹410的旋向可以为左旋，也可以为右旋，只要保证第一外螺纹310和第二外螺纹410的旋向相同即可。
具体地，α1和α2的计算公式如下：
α＝arctan[nP/(πd)]
d＝D-0.6495P
其中：n为螺纹线数或螺纹头数；d为螺纹中径；P为螺纹螺距；D螺纹大径；0.6495为经验修正系数。
优选地，具体地，第一管1和第二管2均为圆筒型管状结构，第二管2同轴穿设在于第一管1内；第一旋流组件3与第二旋流组件4均为具有外螺纹的圆筒型管状结构，第一旋流组件3的中心线与第二旋流组件4的中心线重合；为了减轻本发明的换热管结构的整体质量且使其具有较好的导热性，第一管1和第二管2均选用铝制材料制作，第一旋流器31和第二旋流器41也采用铝制材料制作。
优选地，第一旋流组件3的出口端面、第二旋流组件4的出口端面以及连接件51出口端面之间齐平。
具体地，第二旋流组件4设置在第一旋流组件3的内部，第一旋流组件3的出口端面、第二旋流组件4的出口端面以及连接件51出口端面之间齐平，以防止因内、外旋流的出口位置的不一致而导致旋流流动受到冲击影响。
如图4所示，第一旋流组件3的长度为L1，第二旋流组件4的长度为L2，连接件51的第一连接部511的长度为L3，第一旋流组件3的进口端面与第二旋流组件4的进口端面之间的距离为L4，其中，L4+L2＝L1，L3＝L1。
具体地，第二旋流组件4设置在第一旋流组件3的内部，第一旋流组件3的第二端、第二旋流组件4的第二端以及连接件51的第二端齐平；第一旋流组件3的进口端面与第二旋流组件4的进口端面之间的距离L4是指第一旋流组件3的第一端与第二旋流组件4的第一端之间的距离；第一旋流组件3的长度L1是指第一旋流组件3沿自身中心线方向的尺寸，也就是第一旋流器31与第一挡圈32组合后的总长度；第二旋流组件4的长度L2是指第二旋流组件4沿自身中心线方向的尺寸，也就是第二旋流器41与第二挡圈42组合后的总长度。
如图3和图4所示，第一管1为圆形管，第一管1的管内径为D1；连接件51的第一连接部511为圆筒状，第一连接部511的内径为D3；第二管2为圆形管，第二管2的管外径为D5；其中，第一旋流组件3的进口端面与第二旋流组件4的进口端面之间的距离为L4，其中，L4/(D3-D5)＞60；和/或第一管1的靠近第一旋流组件3的进口端面的一端的端面与第一旋流组件3的进口端面之间的距离为L5，L5/(D1-D5)＞60；和/或第二管2的靠近第二旋流组件4的出口端面的一端的端面与第二旋流组件4的出口端面之间的距离为L6，其中，L6/(D1-D5)＞60。
具体地，第一管1的靠近第一旋流组件3的进口端面的一端端面与第一旋流组件3的进口端面之间的距离L5即为第一管1的进口端面与第一旋流组件3的进口端面之间的距离；第二管2的靠近第二旋流组件4的出口端面的一端端面与第二旋流组件4的出口端面之间的距离L6即为第二管2的进口端面与第二旋流组件4的出口端面之间的距离。
当L4/(D3-D5)＞60，L5/(D1-D5)＞60时，能够有效地减小第一管1的进口处的第一流体流进第一管1内的较大空间内之后再流至第一旋流器31和第二旋流器41处遇到阻碍而导致压力的不稳定变化，从而影响第一流体的流速变化的情况的发生，确保第一流体的平稳流动。
当L6/(D1-D5)＞60时，能够保证第一流体和第二流体在换热管结构内的换热以及流动不会受到出口波动的影响，能够充分稳定地发展。
优选地，第一管1为圆形管，第一管1的管内径为D1；第一旋流器31为圆筒形，第一旋流器31的最大外径为D2；连接件51的第一连接部511为圆筒状，第一连接部511的内径为D3；第二旋流器41为圆筒形，第二旋流器41的最大外径为D4；第二管2为圆形管，第二管2的管外径为D5；其中，D1＞D2＞D3＞D4＞D5，且2mm≤(D1-D2)≤5mm，2mm≤(D3-D4)≤5mm。
具体地，第一管1的管内径D1和第二管2的管外径D4均保持不变；第一旋流器31的最大外径D2即为第一外螺纹310的螺纹大径；第二旋流器41的最大外径D3即为第二外螺纹410的螺纹大径。第二外螺纹410的螺纹大径与第一管1的管内壁之间留有安装的安全间隙(D1-D2)，第二外螺纹410的螺纹大径与连接件51的孔内壁之间留有安装的安全间隙(D3-D4)，这样能够形成有效的螺旋流道壁面，且便于安装和拆卸第一旋流器31和第二旋流器41，保证其不会损伤。
本发明还提供了一种换热管结构，包括第一管1和穿设在第一管1内的第二管2，换热管结构还包括上述的旋流扰动装置，旋流扰动装置设置在第一管1和第二管2之间。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
应用本发明的技术方案，本发明的旋流扰动装置中的第一流体分为两部分，分别流经位于第一管1和第一旋流组件3之间的第一螺旋流道和位于第一旋流组件3和第二旋流组件4之间的第二螺旋流道，形成强烈的外旋流动和内旋流动，内旋流动辅助外旋流动使得管内的旋流换热得到均匀化的分布，形成均匀的扰动，从而使换热“死区”的面积相对地减少，有利于维持管内的涡旋流动，延长整体涡旋流动的作用区域，尽可能地提高了换热管结构内部的流道的有效利用率，解决了管内旋流换热分布不均匀的问题。本发明的旋流扰动装置结构相对紧凑可靠，尽可能地提高了换热管结构内部的流道的有效利用率，且便于组装以及更换维修，解决了现有技术中的具有旋流器的换热管结构内部的流体的流动压降过大的问题，降低了流体流动时的压降。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种旋流扰动装置，用于安装在换热管结构内，所述换热管结构包括第一管(1)和穿设在所述第一管(1)内的第二管(2)；所述第一管(1)与所述第二管(2)之间间隔布置，以形成环形流路，用于供第一流体流动；所述第二管(2)用于供第二流体流动；所述第一流体的温度与所述第二流体的温度不相同；其特征在于，所述旋流扰动装置包括：
第一旋流组件(3)和第二旋流组件(4)，所述第一旋流组件(3)与所述第二旋流组件(4)之间的位置相对固定；所述第一旋流组件(3)穿设在所述第一管(1)内，所述第一旋流组件(3)套设在所述第二旋流组件(4)外，所述第二旋流组件(4)套设在所述第二管(2)外且与所述第二管(2)之间可拆卸地连接；
其中，所述第一旋流组件(3)的外侧具有第一外螺纹(310)，所述第二旋流组件(4)的外侧具有第二外螺纹(410)，以将所述环形流路分隔为位于所述第一外螺纹(310)和所述第一旋流组件(3)之间的第一螺旋流道和位于所述第二外螺纹(410)和所述第二旋流组件(4)之间的第二螺旋流道。
2.根据权利要求1所述的旋流扰动装置，其特征在于，
所述第一旋流组件(3)的长度小于所述第一管(1)的长度；和/或
所述第一旋流组件(3)的长度大于所述第二旋流组件(4)的长度。
3.根据权利要求1所述的旋流扰动装置，其特征在于，所述旋流扰动装置还包括连接组件(5)，所述第一旋流组件(3)套设在所述连接组件(5)外，所述连接组件(5)套设在所述第二管(2)外，所述第一旋流组件(3)通过所述连接组件(5)与所述第二管(2)连接。
4.根据权利要求3所述的旋流扰动装置，其特征在于，
所述第一旋流组件(3)包括开设有第一通孔的第一旋流器(31)，所述第一旋流器(31)套设在所述连接组件(5)的外部；所述第一外螺纹(310)位于所述第一旋流器(31)的外周面上；
所述第二旋流组件(4)包括开设有第二通孔的第二旋流器(41)，所述第二旋流器(41)套设在所述第二管(2)的外周面上；所述第二外螺纹(410)位于所述第二旋流器(41)外周面上。
5.根据权利要求4所述的旋流扰动装置，其特征在于，
所述第一旋流组件(3)包括位于所述第一旋流器(31)的延伸方向的两端的两个第一挡圈(32)，所述两个第一挡圈(32)均套设在所述连接组件(5)的外部；所述连接组件(5)上设置有分别用于安装所述两个第一挡圈(32)的两个第一卡槽，所述两个第一卡槽与所述两个第一挡圈(32)一一对应地设置，以将所述第一旋流器(31)固定在所述连接组件(5)上；
所述第二旋流组件(4)包括分别位于所述第二旋流器(41)的延伸方向的两端的两个第二挡圈(42)，所述两个第二挡圈(42)均套设在所述第二管(2)的外部，所述第二管(2)上设置有分别用于安装所述两个第二挡圈(42)的两个第二卡槽，所述两个第二卡槽与所述两个第二挡圈(42)一一对应地设置，以将所述第二旋流器(41)固定在所述第二管(2)上。
6.根据权利要求5所述的旋流扰动装置，其特征在于，所述连接组件(5)包括连接件(51)，所述连接件(51)包括：
第一连接部(511)，所述第一连接部(511)为筒状，所述第一连接部(511)穿设在所述第一通孔内，所述第一连接部(511)的外周面与所述第一通孔的孔壁面之间过盈配合，所述两个第一卡槽设置在所述第一连接部(511)上；
第二连接部(512)，所述第二连接部(512)为环状，所述第二连接部(512)套设在所述第二管(2)的外部，所述第二连接部(512)的孔壁面与所述第二管(2)的外周面之间过盈配合；
多个连接肋(513)，所述第一连接部(511)与所述第二连接部(512)之间通过所述多个连接肋(513)连接，所述多个连接肋(513)环绕所述连接件(51)的中心线间隔布置。
7.根据权利要求6所述的旋流扰动装置，其特征在于，所述连接组件(5)还包括两个第三挡圈(52)，所述两个第三挡圈(52)分别位于所述第二连接部(512)的轴线方向的两端，所述两个第三挡圈(52)均套设在所述第二管(2)上；所述第二管(2)上设置有分别用于安装所述两个第三挡圈(52)的两个第三卡槽，所述两个第三卡槽与所述两个第三挡圈(52)一一对应地设置，以将所述第二连接部(512)固定在所述第二管(2)上。
8.根据权利要求4所述的旋流扰动装置，其特征在于，所述第一外螺纹(310)和所述第二外螺纹(410)的旋向相同，所述第一外螺纹(310)的螺纹升角为α1，所述第二外螺纹(410)的螺纹升角为α2，其中，α1＝α2。
9.根据权利要求6所述的旋流扰动装置，其特征在于，所述第一旋流组件(3)的出口端面、所述第二旋流组件(4)的出口端面以及所述连接件(51)出口端面之间齐平。
10.根据权利要求9所述的旋流扰动装置，其特征在于，所述第一旋流组件(3)的长度为L1，所述第二旋流组件(4)的长度为L2，所述连接件(51)的第一连接部(511)的长度为L3，所述第一旋流组件(3)的进口端面与所述第二旋流组件(4)的进口端面之间的距离为L4，其中，L4+L2＝L1，L3＝L1。
11.根据权利要求9所述的旋流扰动装置，其特征在于，
所述第一管(1)为圆形管，所述第一管(1)的管内径为D1；所述连接件(51)的第一连接部(511)为圆筒状，所述第一连接部(511)的内径为D3；所述第二管(2)为圆形管，所述第二管(2)的管外径为D5；
其中，所述第一旋流组件(3)的进口端面与所述第二旋流组件(4)的进口端面之间的距离为L4，L4/(D3-D5)＞60；和/或
所述第一管(1)的靠近所述第一旋流组件(3)的进口端面的一端的端面与所述第一旋流组件(3)的进口端面之间的距离为L5，L5/(D1-D5)＞60；和/或
所述第二管(2)的靠近所述第二旋流组件(4)的出口端面的一端的端面与所述第二旋流组件(4)的出口端面之间的距离为L6，其中，L6/(D1-D5)＞60。
12.根据权利要求6所述的旋流扰动装置，其特征在于，
所述第一管(1)为圆形管，所述第一管(1)的管内径为D1；所述第一旋流器(31)为圆筒形，所述第一旋流器(31)的最大外径为D2；所述连接件(51)的第一连接部(511)为圆筒状，所述第一连接部(511)的内径为D3；所述第二旋流器(41)为圆筒形，所述第二旋流器(41)的最大外径为D4；所述第二管(2)为圆形管，所述第二管(2)的管外径为D5；其中，D1＞D2＞D3＞D4＞D5，且2mm≤(D1-D2)≤5mm，2mm≤(D3-D4)≤5mm。
13.一种换热管结构，包括第一管(1)和穿设在所述第一管(1)内的第二管(2)，其特征在于，所述换热管结构还包括权利要求1至12中任一项所述的旋流扰动装置，所述旋流扰动装置设置在所述第一管(1)和所述第二管(2)之间。
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