CN209416126U - 一种复合型高效换热管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种复合型高效换热管，包括管状基体，该基体的外表面沿基体轴向凹设有螺旋槽，该螺旋槽向基体内凸设并在基体内表面形成螺旋凸起，其特征在于：还包括有若干个第一凸点，各第一凸点间隔凸设在基体的内表面上，且基体内表面上凸设有该第一凸点的管段与凸设有螺旋凸起的管段为分段管段。本实用新型还公开了另外两种具有上述第一凸点、螺旋槽及螺旋凸起的复合型高效管热管。与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型的换热管能同时用于高粘度介质换热及有相变换热的工况，有效提高换热效率。

Description

一种复合型高效换热管

技术领域

本实用新型属于热交换部件技术领域，具体涉及一种复合型高效换热管。

背景技术

缠绕管式换热器作为一种新型高效换热器，被广泛应用于石化、精细化工等领域。该型换热器的换热管常采用内外壁光滑管，光管则存在以下缺陷：1、当较低粘度的介质通过光管时，近壁处呈层流状态，对近壁处介质没有起到搅拌作用，使得管内介质的换热效率低；2、当介质为粘度较大的油类或有机液体时，会与换热管的内壁产生较大的阻力，此时介质的中央流速高、外围流速低甚至停滞，使得介质出现分层紊流现象，进一步降低了换热效率；3、在介质发生相变工况下，存在传热效率低，压降偏高等不足。

为克服上述缺陷，授权公告号为CN202709842U的中国实用新型专利《一种带T型隧道槽螺旋槽波纹换热管》公开一种换热管结构，其由基管和螺旋槽组成，其特征是基管在外侧轧制出螺旋槽，内表面形成波纹凸起，同时在基管外侧没有螺旋槽部分轧制出沿基管轴向螺旋分布的T型隧道槽。换热管内侧的波纹凸起和外侧的螺旋槽、T型隧道槽使得换热管可以实现内外双侧强化传热。

又如授权公告号为CN206847444U的中国实用新型专利《换热管及具有该换热管的换热器》公开了的换热管包括两端封闭的管体，管体内注入有液体相变介质并具有相变空间，将换热管至少一段管壁外壁面设计成凹凸相间的波纹结构，且换热管至少一段管壁内壁面也设计为凹凸相间的波纹结构。该结构有效提升了换热管换热区域与需要换热介质间的接触面积，大大提升了换热效率，降低了换热管的使用成本，提升了换热管抗腐蚀耐磨损的性能，增加了换热管的使用寿命，减少了余热回收的经济成本。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种换热效率高、阻力小、能同时用于高粘度介质换热及有相变换热的复合型高效换热管。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种复合型高效换热管，包括管状基体，该基体的外表面沿基体轴向凹设有螺旋槽，该螺旋槽向基体内凸设并在基体内表面形成螺旋凸起，其特征在于：还包括有若干个第一凸点，各第一凸点间隔凸设在基体的内表面上，且基体内表面上凸设有该第一凸点的管段与凸设有螺旋凸起的管段为分段管段。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案也可以为：一种复合型高效换热管，包括管状基体，该基体的外表面沿基体轴向凹设有螺旋槽，该螺旋槽向基体内凸设并在基体的内表面形成螺旋凸起，其特征在于：还包括有若干个第一凸点，各第一凸点间隔凸设在基体的外表面的管段上，且凸设在基体外表面上的第一凸点避开所述螺旋槽排列。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案还可以为：一种复合型高效换热管，包括管状基体，该基体的外表面沿基体轴向凹设有螺旋槽，该螺旋槽向基体内凸设并在基体的内表面上形成螺旋凸起，其特征在于：还包括有若干个第一凸点，各第一凸点间隔凸设在基体的内表面和外表面上，且基体内表面凸设有该第一凸点的管段与凸设有螺旋凸起的管段为分段管段，凸设在基体外表面上的第一凸点避开所述螺旋槽排列。

在上述各方案中，所述螺旋凸起的螺旋角度优选为20～60°。

作为优选，所述螺旋凸起相对基体内表面的凸起高度为0.1～2.0mm。

凸设在基体内表面上的第一凸点相对基体内表面的凸起高度优选为0.1～2.0mm。

凸设在基体外表面上的第一凸点相对基体外表面的凸起高度优选为0.1～2.0mm。

在上述各方案中，所述螺旋凸起的截面为与管状基体内表面圆滑过渡的圆弧结构。以减少换热管的流动阻力。

同样，为进一步降低换热管流动阻力，所述第一凸点为半球状结构。

在上述各方案中，为进一步提高流体湍动，还包括有若干个第二凸点，该第二凸点间隔凸设在基体内表面凸设有所述螺旋凸起的管段上，并避开所述螺旋凸起排列。

最后，为便于与管板胀焊接，与管板连接的换热管端部为内外壁光滑的光管结构。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、在液液换热阶段，通过在基体内设置螺旋凸起，增强近壁处流体湍动，减薄层流层，且与传统换热管相比，其换热效率大大提高，且单位压降获得的传热系数也远高于传统内外壁光滑的换热管；

2、在发生相变阶段，设置在管内或/和管外的第一凸点都能起到提供汽化或冷凝核心的作用，进而提高汽化效率；另外，在缠绕管式换热器结构中，螺旋管内两相介质受离心力作用，管内液相倾向于内壁处，气相倾向于管中心，管内第一凸点具有增加近壁处液相流体的扰动作用；

3、本实用新型的换热管能同时用于高粘度介质换热及有相变换热的工况，有效提高换热效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二的结构示意图；

图3为本实用新型实施例三的结构示意图；

图4为本实用新型实施例四的结构示意图；

图5为本实用新型实施例五的结构示意图；

图6为本实用新型实施例六的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例一：

如图1所示，为本实用新型的复合型高效换热管的优选实施例一，用于管内发生相变工况(相变指由气液两相完全冷凝为液相，或液相受热汽化为气液两相)，其包括管状基体1，该基体1的外表面沿基体1轴向凹设有螺旋槽11，该螺旋槽11向基体1内凸设并在基体1内表面形成螺旋凸起12，螺旋凸起12的截面为与管状基体1内表面圆滑过渡的圆弧结构，且螺旋凸起12的螺旋角度α为20°，螺旋凸起12相对基体1内表面的凸起高度为0.1mm，用于管内液相换热工况。为同时适用于管内相变工况，该基体1内表面还等间隔凸设有若干个半球状的第一凸点2(相邻两个第一凸点2间的间距及若干个第一凸点2的分布长度由具体工况设置)，各第一凸点2相对基体1内表面的凸起高度为0.1mm，且基体1内表面凸设有该第一凸点2的管段与凸设有螺旋凸起12的管段为分段管段，本实施例中，凸设有螺旋凸起12的管段沿着管状基体1的轴向方向分布在管状基体1的左半部分上，凸设有第一凸点2的管段沿着管状基体1的轴向方向分布在管状基体1的右半部分上，如此构成本实施例的复合型换热管，且凸设有螺旋凸起12的管段与凸设有第一凸点2的管段之间间隔的距离由具体工况热力学计算得出。最后，为便于与管板胀焊接，与管板连接的换热管的端部采用光管过渡。

实施例二：

如图2所示，为本实用新型的复合型高效换热管的优选实施例二，用于管内始终为液相，管外发生相变的工况，其包括管状基体1，该基体1的外表面沿基体1轴向凹设有螺旋槽11(螺旋槽11分布在整个基体1上)，该螺旋槽11向基体1内凸设并在基体1内表面形成螺旋凸起12，螺旋凸起12的截面为与管状基体1内表面圆滑过渡的圆弧结构，且螺旋凸起12的螺旋角度α为60°，螺旋凸起12相对基体1内表面的凸起高度为2mm，用于管内液相换热工况。为同时适用于管外相变换热，基体1外表面对应相变点处还凸设有若干个半球状的第一凸点2(本实施例的第一凸点2分布在基体1的右半部分上)，各第一凸点2等间隔设于相邻两个螺旋槽11之间，并避开螺旋槽11设置，且第一凸点2的分布距离由具体工况热力学计算得出，各第一凸点2相对基体1外表面的凸起高度为2mm，如此构成本实施例的复合型换热管。最后，为便于与管板胀焊接，与管板连接的换热管的端部采用光管过渡。

实施例三：

如图3所示，为本实用新型的复合型高效换热管的优选实施例三，用于管内始终为液相，管外始终为两相的工况(两相指气液始终共存，只是部分冷凝或汽化，换热管进出口皆为气液两相)，其结构与实施例二基本相同，区别在于本实施例中基体1外表面上的第一凸点2均布于整个基体1外表面，并避开螺旋槽11设置。

实施例四：

如图4所示，为本实用新型的复合型高效换热管的优选实施例四，用于管内外都发生相变的工况，其结构与实施例一基本相同，区别在于本实施例中基体1外表面也凸设有第一凸点2，且基体1外表面上的第一凸点2的分布位置、间隔距离及分布长度根据具体工况设定，用于管外相变换热。本实施例中，基体1外表上的第一凸点2沿着基体1的轴向方向分布在基体1的右半部分上，且凸设在基体1外表面上的第一凸点2相对基体1外表面的凸起高度为0.1mm。

当然碰到管内外都发生相变的工况下，凸设在基体1外表面上的第一凸点2的分布位置不限于上述实施例四这种情况，外表面上的第一凸点2可根据实际工况进行分布，以提高换热效率。

实施例五：

如图5所示，为本实用新型的复合型高效换热管的优选实施例五，用于管内发生相变，管外始终为两相的工况，其结构与实施例四基本相同，区别在于本实施例中凸设在基体1外表面上的第一凸点2沿着基体1的轴向方向均匀分布在基体1的整个外表面上，并避开基体1左半部分上的螺旋槽11排列，且凸设在基体1外表面上的第一凸点2相对基体1外表面的凸起高度为1mm。

实施例六：

如图6所示，为本实用新型的复合型高效换热管的优选实施例六，用于管内发生相变工况，其结构与实施例一基本相同，区别在于本实施例的基体1内凸设有螺旋凸起12的管段上凸设第二凸点3，该第二凸点3避开螺旋凸起12排列，以提高液液换热阶段中流体的湍动(本实施例中，第二凸点3为半球状结构，各第二凸点3的排列间距根据实际工况设定)，且本实施例中第一凸点2相对基体内表面的凸起高度为2.0mm。

当然，本实用新型的基体1内任何凸设有螺旋凸起12的管段上均可以凸设上述第二凸点3，只要该第二凸点3避开螺旋凸起12排列即可，在此不一一复述。

Claims (10)

1.一种复合型高效换热管，包括管状基体，该基体的外表面沿基体轴向凹设有螺旋槽，该螺旋槽向基体内凸设并在基体内表面形成螺旋凸起，其特征在于：还包括有若干个第一凸点，各第一凸点间隔凸设在基体的内表面上，且基体内表面上凸设有该第一凸点的管段与凸设有螺旋凸起的管段为分段管段。

2.一种复合型高效换热管，包括管状基体，该基体的外表面沿基体轴向凹设有螺旋槽，该螺旋槽向基体内凸设并在基体的内表面形成螺旋凸起，其特征在于：还包括有若干个第一凸点，各第一凸点间隔凸设在基体的外表面的管段上，且凸设在基体外表面上的第一凸点避开所述螺旋槽排列。

3.一种复合型高效换热管，包括管状基体，该基体的外表面沿基体轴向凹设有螺旋槽，该螺旋槽向基体内凸设并在基体的内表面上形成螺旋凸起，其特征在于：还包括有若干个第一凸点，各第一凸点间隔凸设在基体的内表面和外表面上，且基体内表面凸设有该第一凸点的管段与凸设有螺旋凸起的管段为分段管段，凸设在基体外表面上的第一凸点避开所述螺旋槽排列。

4.根据权利要求1或2或3所述的复合型高效换热管，其特征在于：所述螺旋凸起的螺旋角度为20～60°；所述螺旋凸起相对基体内表面的凸起高度为0.1～2.0mm。

5.根据权利要求1或3所述的复合型高效换热管，其特征在于：凸设在基体内表面上的第一凸点相对基体内表面的凸起高度为0.1～2.0mm。

6.根据权利要求2或3所述的复合型高效换热管，其特征在于：凸设在基体外表面上的第一凸点相对基体外表面的凸起高度为0.1～2.0mm。

7.根据权利要求1或2或3所述的复合型高效换热管，其特征在于：所述螺旋凸起的截面为与管状基体内表面圆滑过渡的圆弧结构。

8.根据权利要求1或2或3所述的复合型高效换热管，其特征在于：所述第一凸点为半球状结构。

9.根据权利要求1或2或3所述的复合型高效换热管，其特征在于：还包括有若干个第二凸点，该第二凸点间隔凸设在基体内表面的凸设有所述螺旋凸起的管段上，并避开所述螺旋凸起排列。

10.根据权利要求1或2或3所述的复合型高效换热管，其特征在于：所述换热管的端部为内外壁光滑的光管结构。