CN211854973U - 一种三层螺旋换热管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种三层螺旋换热管，其组成包括：由不同直径的内层、中层以及外层管道以同心轴为配合基准套设在一起；螺旋方管紧贴内层管道外壁面呈缠绕布置，且二者相互贯通；每层螺旋方管上端面设有扰流组件，扰流组件由扰流柱以及小型螺旋翅片组成；中层管道两侧设有若干呈错落布置的锥形通孔。本实用新型所述的一种三层螺旋换热管，内层管道与螺旋方管相互贯通，增大工质的流体域，节省空间结构，中层管道设有若干锥形通孔，可以加强外层管道与中层管道内的流体的热交换；螺旋方管外壁面上端的扰流组件，可以使中层管道内的流体无规则旋转流动，增加边界层的厚度，达到更好的换热效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及热交换等技术领域，具体涉及一种三层螺旋换热管。
背景技术
在石油化工行业中，由于换热管构造简单，工作适用范围大等优点而被广泛运用；但是由于其换热面积受限，逆流布置困难，承压对材料要求太高，扰流组件缺乏等原因，造成工质与冷却液不能充分换热，故而换热管的热效率不高。
发明内容
本实用新型意在提出一种三层螺旋换热管，重新设计换热管的整体结构，使内层管道与螺旋方管相互贯通，增大工质流体域；增加螺旋翅片的扰流组件，可以使工质趋于湍流流动状态；设有锥形通孔的中层管道，可以实现外层管道的冷却液有中层管道内的冷却液的实时热交换，无需加压即可提高换热管顺流布置的的换热效率。本实用新型所述的三层螺旋换热管可以实现不同介质或者同种介质的流体之间的换热，适用范围更广泛。
本实用新型的目的是这样实现的：
本实用新型涉及一种三层螺旋换热管结构包括：由不同直径的内层、中层以及外层管道以同心轴为配合基准套设在一起。螺旋方管紧贴内管道外壁面呈缠绕布置，且二者相互贯通，螺旋方管的螺旋角β为1.125~1.5；内层管道两端延伸至上下短管外部，内层管道上端为工质入口，下端为工质出口，两短管对内管道起支撑密封作用，工质在内层管道与螺旋方管中呈螺旋流动。每层螺旋方管外壁面上端设有一个扰流组件，扰流组件由扰流柱和小型螺旋翅片组成，扰流柱焊接在螺旋方管上壁面处，小型螺旋翅片呈缠绕方式在流柱外壁面，小型螺旋翅片的螺旋角大于1~1.15。中层管道与下端盖的环形凹槽过盈密封配合，配合的工艺方法为焊接。中层管道的两侧设有若干锥形通孔，锥形通孔的拔模斜度为8度，中层管道一侧开设7个锥形通孔，另一侧开设8个锥形通孔，两相邻的锥形通孔在竖直方向上的距离为15mm。中层管道对应的上下端盖分别设有冷却液进、出口，中层管道内的冷却液流动是顺着螺旋方管的螺旋方向旋转流动。外层管道上部设有上端盖，上端盖中心设有短管，上端盖与外层管道为一体铸造而成，外层管道上部侧面设有冷却液进口。外层管道下部设有下端盖，下端盖中心设有短管，下端盖与外层管道过盈密封配合，外层管道下部侧面设有冷却液出口，冷却液入口直径大于出口直径。通过控制外层管道内的流速小于中层管道内的流速，在压强差的作用下，使外层管道内的冷却液通过锥形通孔被吸入中层管道内进行实时冷却，外层管道内的冷却液温度小于中层管道内的冷却液温度，二者为同种冷却液介质。
有益效果：
本实用新型是涉及一种三层螺旋换热管，内层管道与螺旋方管相互贯通，使工质在内层管道与螺旋方管内呈现顺时针螺旋流动，增大工质流体域。中层管道与螺旋方管的配合使用，使中层管道内的冷却液也呈现顺时针螺旋流动，无需加压，在重力的作用下，就能实现螺旋流动，增加了工质与冷却液在管内的流程，增大换热面积，延长了工质与换热管壁以及冷却液的接触时间，节约成本，使换热更加充分。螺旋方管的外部端面上设置的扰流组件，扰流组件上扰流柱和小型螺旋翅片的配合使用，能够破坏中层管道内的冷却液的层流流动状态，增加冷却液的边界层厚度，本实用新型增加的小型螺旋翅片，能更好的破坏流体的边界底层的流动状态，换热效果比仅设置扰流柱的更明显。中层管道两侧呈错落布置的锥形通孔，依据伯努利原理，流速大的位置压强小，可以通过控制外层管道内的流速小于中层管道内的流速大小，因此外层管道内的冷却液在压强差的作用下，通过锥形通孔被吸入中层管道内进行实时冷却；锥形通孔的拔模角度，可以使外层管道内的冷却液进入中层管道时，引起中层管道内冷却液的扰动，内、外层的冷却液的流动趋于湍流流动的无规则状态。外层管道内的冷却液温度小于中层管道内的冷却液温度，二者为不同温度的同种冷却液，可以实现外层管道与中层管道内的流体的强化换热。
附图说明：
附图1是一种三层螺旋换热管主视图
附图2是该换热管的内层管道与螺旋方管的半剖等轴测图
附图3是一种三层螺旋换热管的扰流组件局部放大示意图
附图4是一种三层螺旋换热管下端盖的俯视图
其中：1、工质入口，2、冷却液入口，3、冷却液入口，4、外层管道，5、中层管道，6、锥形通孔，7、螺旋方管，8、扰流组件，9、下短管，10、工质出口，11、冷却液出口，12、下端盖，13、冷却液出口，14、内层管道，15、上端盖，16、上短管，802、扰流柱，801、小型螺旋翅片，121、环形凹槽。
具体实施方式：
实施例1：
本实用新型涉及一种三层螺旋换热管包括：如附图1所示，由不同直径的内层管道（14）、中层管道（5）以及外层管道（4）以同心轴为配合基准套设在一起。如图2所示，内层管道（14）与螺旋方管（7）使用铸造工艺使二者相互贯通，螺旋方管（7）的螺旋角β为1.125~1.5，螺旋方管（7）外径D1与内层管道（14）的直径D2,则D1/D2范围为2~2.5。工质从内层管道（14）的上端的入口流入，在内层管道与螺旋方管（7）内呈现顺时针螺旋流动，中层管道（5）的直径为D5，螺旋方管（7）的直径为D1，则D5/D1的范围为1.05~1.15，这样可以使中层管道（5）内的冷却液紧贴螺旋方管的外壁面也呈顺时针螺旋流动，增加了工质与冷却液在管内的流程，延长了工质与换热管壁以及冷却液的接触时间，工质经过换热之后，从内层管道下端的出口流出，适用于无需加压的工质与冷却液之间的换热，节约成本，提高顺流布置的换热效率。
实施例2：
如附图1、4所示，本实用新型所述的中层管道的两端分别与上、下端盖的环形凹槽（121）焊接在一起；中层管道（5）对应的上端盖（15）、下端盖（12）分别设有冷却液进口（2）和冷却液出口（11），外层管道（4）的上端盖（15）中心设有上短管（16），上端盖（15）与外层管道（4）为一体铸造而成，外层管道（4）上部侧面设有冷却液进口（3）。外层管道的下端盖（12）中心设有下短管（9），下端盖（12）与外层管道（4）过盈密封配合，其工艺方式为焊接。外层管道（4）下部侧面设有冷却液出口（13），冷却液入口直径D3与出口直径D4,则D3/D4的范围为1.2~1.5。内层管道（14）两端延伸至上、下短管外部，两短管对内管道起支撑和密封作用。不同温度的同种冷却液分别从冷却液进口（2）和冷却液进口（3）进入换热管中进行换热，外层管道的冷却液温度低于中层管道的冷却液温度，可以对内层管道（14）和螺旋方管（7）的工质以及中层管道内的冷却液进行多次换热，最后经过冷却液出口离开换热管。
实施例3：
本实用新型所述的每层螺旋方管（7）的外部上壁面设置的扰流组件（8），如附图3所示，扰流组件（8）上设有扰流柱（802）和小型螺旋翅片（801），扰流柱焊接在螺旋方管外部上壁面，小型螺旋翅片的螺旋角大于1~1.15，小型螺旋翅片紧贴扰流柱外壁面呈缠绕布置，用焊接工艺连接。中层管道（5）内的冷却液在螺旋流动时，都要经过每层扰流组件的扰动。扰流柱和小型螺旋翅片的配合使用能更好的破坏中层管道（5）内的冷却液的层流流动状态，增加冷却液的边界层厚度。
实施案例4：
如附图1所示，本实用新型所述的中层管道（5）两侧设有锥形通孔（6）结构，拔模斜度8度。依据伯努利原理，流速大的位置压强小，通过控制外层管道（4）内的冷却液流速小于中层管道（5）内的冷却液流速，外层管道（4）内的冷却液在压强差的作用下，通过锥形通孔（6）被吸入中层管道（5）内，锥形通孔（6）的拔模斜度，可以使外层管道（4）内的冷却液进入中层管道（5）时，引起中层管道内冷却液的扰动，使内、外层的冷却液的流动趋于湍流流动的无规则状态。由于外层管道与中层管道内的流体是不同温度的同种冷却液，能够实现外层、中层管道内流体的实时热交换，实现进一步强化换热，在节省空间结构的基础上，达到更好的换热效果。
本实用新型专利所述的工质与冷却液可以为同种流体或者不同种流体，例如第一种方案：工质为润滑油，冷却液可以为不同温度的水等；第二种方案：工质为水，冷却液为海水等，但不仅限于这两种冷却方案，根据本实用新型专利的构思创新、相同方案，或者更换工质与冷却液种类的都应该涵盖在本实用新型专利的保护范围内。
Claims (2)
1.一种三层螺旋换热管，其特征在于：由不同直径的内层管道(14)、中层管道(5)以及外层管道(4)以同心轴为配合基准装配在一起；螺旋方管(7)紧贴内层管道(14)外壁面呈缠绕布置，且二者相互贯通；每层螺旋方管外壁面上端设有一个扰流组件(8)；中层管道(5)两侧设有呈错落布置的若干锥形通孔(6)；外层管道(4)上部设有环形凹槽(121)的上端盖(15)，上端盖(15)中心设有上短管(16)，外层管道(4)下部设有环形凹槽的下端盖(12)，下端盖(12)中心设有下短管(9)，内层管道延伸至两端盖的短管外部。
2.根据权利要求1所述的一种三层螺旋换热管，其特征在于：螺旋方管（7）紧贴内层管道(14)外壁面呈缠绕布置，螺旋方管为等距螺旋方管，螺旋方管的螺旋角β为1.125~1.5，螺旋方管内部为空腔结构，且与内层管道（14）相互贯通；每层螺旋方管(7)外壁面上的同一位置设有扰流组件（8），扰流组件（8）包括扰流柱（802）和小型螺旋翅片（801），扰流柱焊接在螺旋方管（7）上壁面，小型螺旋翅片（801）采用缠绕的方式布置在扰流柱外壁面，小型螺旋翅片厚度为1~3mm；中层管道(5)两侧设有若干呈错落布置的锥形通孔(6)，中层管道与两端盖的环形凹槽过盈密封配合。
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