CN203240948U - 换热管道 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种换热管道，它包括管道和设置在所述管道内壁的多个肋片，其中，相邻所述肋片彼此交错且互不接触。多个所述肋片沿所述管道轴向错列设置且沿所述管道周向错行设置，同列所述肋片和同行所述肋片均呈八字状排列。当流体在流动中碰撞到所述肋片后，会改变流动方向，即使流体的流速低也可以具有较大湍动度，便于所述管道内壁附近的流体与所述管道中部的流体相互混合，提高热交换效率，省去了附加的换热设备或混合设备。该换热管道具有设计科学、在低流速无外设的情况下产生湍动度高、热交换效率高的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种管道，具体的说，涉及了一种用于提高流体混合度和热交换效率的换热管道。
背景技术
在许多场合所用的散热器、紧凑式换热器中，如平直型翅片式板翅换热器，流体流动通道多为平直型，这种平直型流动通道，当流体流速较高时，会产生湍流，湍流可以加速流体的混合以及流体与管道壁的热交换效率。然而湍流会造成较大的边界剪切力，而一些在流动与传热过程比较敏感的生物、化学或食品行业中的流体，由于含有容易被较大剪切力破坏的长分子链结构，根据工艺要求，一般在低流速情况下混合或加热。但是低速状态下难以实现高效传热或混合目的，因此，就需给低流速散热器或换热器增设换热设备或混合设备，加大了企业负担与运行成本。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、在低流速无外设的情况下产生湍动度高、热交换效率高的换热管道。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种换热管道，它包括管道和设置在所述管道内壁的多个肋片，其中，相邻所述肋片彼此交错且互不接触。
基于上述，多个所述肋片沿所述管道轴向错列设置。
基于上述，同列所述肋片呈八字状排列。
基于上述，多个所述肋片沿所述管道周向错行设置。
基于上述，同行所述肋片呈八字状排列。
基于上述，多个所述肋片沿所述管道轴向错列设置且沿所述管道周向错行设置，同列所述肋片和同行所述肋片均呈八字状排列，其中，所述管道是方形管道，沿所述方形管道的四个内侧壁分别设置有一列所述肋片。
基于上述，同列相邻所述肋片呈正八字形或倒八字形。
基于上述，同行相邻所述肋片呈正八字形或倒八字形。
本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型利用管道内彼此交错设置且互不接触的肋片对流体的变向作用，提高流体湍动度，使管道内壁附近的流体与所述管道中部的流体相互混合，提高热交换效率。该换热管道具有设计科学、在低流速无外设的情况下湍动度高、热交换效率高的优点。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中：1.管道；21.上列肋片；22.下列肋片；23.左列肋片；24.右列肋片。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
如图1所示，一种换热管道，它包括管道1和设置在所述管道1内壁的多个肋片，其中，相邻所述肋片彼此交错且互不接触。相邻所述肋片彼此交错设置，这样设计的好处是：当流体在流动中碰撞到所述肋片后，会改变流动方向，即使流体的流速低也可以形成较大湍动度，便于所述管道1内壁附近的流体与所述管道1中部的流体相互混合，提高热交换效率，省去了附加的换热设备或混合设备；相邻所述肋片彼此互不接触，这样设计的好处是使所述管道1内壁附近的流体可以在所述肋片之间通过，使流体变向后的顺利流动，加强湍动度。
沿所述管道1轴向排列的所述肋片为列，沿所述管道1周向排列的所述肋片为行。多个所述肋片沿所述管道轴向错列设置且沿所述管道周向错行设置，同列所述肋片和同行所述肋片均呈八字状排列，其中，所述管道是方形管道，沿所述方形管道的四个内侧壁分别设置有一列所述肋片，上列肋片21设置在上内侧壁上，下列肋片22设置在下内侧壁上，左列肋片23设置在左内侧壁上，右列肋片24设置在右内侧壁上；所述肋片可以是长方体肋片或梭形肋片或菱形肋片。在其它实施例中，所述方形管道的每个内侧壁上可设置多列所述肋片。
同列相邻所述肋片呈正八字形或倒八字形；这样设计的好处是：使得流体在行进过程中不停变向，加强湍动效果，提高流体的混合程度，进而提高热交换效率。
同行相邻所述肋片呈正八字形或倒八字形；这样设计的好处是，使得流体在碰撞到同行相邻的两个所述肋片后汇流或岔开，加强流体湍动，提高流体的混合程度，进而提高热交换效率。
下面通过混合性能实验数据对设置所述肋片后的热传导效率进行分析：
设定所述管道1的横截面为20×20mm，所述肋片为2×2mm。均匀性指数σ描述了指定表面上指定的物理量的变化情况，σ取1时为最大值。均匀性指数能够采用面积进行衡量，面积加权平均均匀性指数可以捕捉量的变化，如组分浓度的均匀性指数。σ定义如下：
其中i为一个拥有N个网格面的截面索引，M i 为选定截面内的节点上流体某组分的质量百分数；A i 为节点所在索引的分面积；N为选定截面上的总索引数；
为浓度的平均值，其定义值如下：
实验中，设定两种常温液态的流体，在入口处以同样的质量流量相互独立地进入流道中，根据混合初值，均匀性指数σ在0.5~1范围内变化，若两种流体完全混合，则可得到：σ＝1，若两种流体完全不混合，则有σ＝0.5。混合均匀程度的均匀性指数σ值越大表示混合越均匀、充分。在任一流道中，由于分子扩散始终存在，且伴随流体流动。随着流体运动，表示混合均匀程度σ值总是在增大，只是由于流道的不同造成变化率不同。在此，计算上述两种流道内，沿流动方向各截面上的均匀性指数σ值，分析结构参数对混合性能的影响，以此来定量评流道混合性能。
分别取上文同样的两种流道，在雷诺数为300时，进入流道400mm后，设置有所述肋片的流道的均匀性指数σ由0.50上升到了0.72，而普通流道的均匀性指数σ由0.50仅上升到0.51。
综合前述的流动与传热分析，并结合混合机理，可以得出设置有所述肋片的流道中，在各截面上有相对较大的横向速度分量，流道内物质面和物质线被拉伸与折叠的程度较大，物质线或物质面上的粒子位置随流体流动的变化很大，可以较快地分布于整个流道内，因此，混合效果就较好。
如果入口面上流体具有不同的初始温度，借助两种流体间的混合，具有不同流体间的热量可以得到传递，在各个小空间上两种混合越好，表明不同流体间接触的越好，可以形成具有温差的区域就越多，热量传递的机会就会越多，宏观上的传热效果就越好。因此，设置有所述肋片的流道具有很明显的强化传热与混合的作用。
在其它实施例中，所述管道可以是弯曲管道，所述肋片可以是弯曲肋片或菱形肋片或梭形肋片或不规则肋片。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于：多个所述肋片沿所述管道轴向错列设置，同列所述肋片呈八字状排列。这样设计的效果是：无需所述肋片沿所述管道周向错行设置，同样可增大低流速流体的湍动度，提高流体的混合程度，进而提高热交换效率。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于：多个所述肋片沿所述管道周向错行设置，同行所述肋片呈八字状排列。这样设计的效果是：无需所述肋片沿所述管道轴向错列设置，同样可以增大低流速流体的湍动度，提高流体的混合程度，进而提高热交换效率。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.一种换热管道，其特征在于：它包括管道和设置在所述管道内壁的多个肋片，其中，相邻所述肋片彼此交错且互不接触。
2.根据权利要求1所述的换热管道，其特征在于：多个所述肋片沿所述管道轴向错列设置。
3.根据权利要求2所述的换热管道，其特征在于：同列所述肋片呈八字状排列。
4.根据权利要求1所述的换热管道，其特征在于：多个所述肋片沿所述管道周向错行设置。
5.根据权利要求4所述的换热管道，其特征在于：同行所述肋片呈八字状排列。
6.根据权利要求2或3所述的换热管道，其特征在于：多个所述肋片沿所述管道周向错行设置。
7.根据权利要求6所述的换热管道，其特征在于：同行所述肋片呈八字状排列。
8.根据权利要求1所述的换热管道，其特征在于：多个所述肋片沿所述管道轴向错列设置且沿所述管道周向错行设置，同列所述肋片和同行所述肋片均呈八字状排列，其中，所述管道是方形管道，沿所述方形管道的四个内侧壁分别设置有一列所述肋片。
9.根据权利要求8所述的换热管道，其特征在于：同列相邻所述肋片呈正八字形或倒八字形。
10.根据权利要求8或9所述的换热管道，其特征在于：同行相邻所述肋片呈正八字形或倒八字形。
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|---|---|---|---|---|
| CN108548437A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-09-18 | 陕西益信伟创智能科技有限公司 | 基于仿生的鱼刺型微小交错肺泡换热器芯体及换热器 |
| CN111121497A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-05-08 | 郑州科林车用空调有限公司 | 一种新型回热器结构 |
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