CN214039708U

CN214039708U - 一种内表面设有肋条的强化换热管

Info

Publication number: CN214039708U
Application number: CN202023113443.1U
Authority: CN
Inventors: 李小利; 马青川; 王斌; 李玉海; 陈焕倬
Original assignee: Shandong Henghui Energy Saving Technology Group Co ltd
Current assignee: Shandong Henghui Energy Saving Technology Group Co ltd
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2021-08-24
Anticipated expiration: 2030-12-22

Abstract

本实用新型公开了一种内表面设有肋条的强化换热管，其外表面为光滑平整的表面，内表面均匀设置肋条，肋条的截面为实心的方形状，沿径向延伸，形成条状，肋条与圆管轴线夹角为0—90°；其制造方法：先在滚压轮表面篆刻出图形作为模具，然后使用滚压轮在钢带上压制出方形肋条结构，再将钢带卷成圆型，通过焊接成为圆管。本实用新型可以强化单相流体的换热，也可以强化蒸发换热。

Description

一种内表面设有肋条的强化换热管

技术领域

本实用新型涉及一种内表面设有肋条的强化换热管，属于工业换热器用换热管技术领域，适用于单相或者蒸发换热以及气-液两相流换热器。

背景技术

内螺纹管是普遍使用的一种强化单相、蒸发以及两相流换热管，其内部表面上设置了多条螺旋状翅片(肋条)，一般理论认为，当流体通过时，受到螺旋翅片（肋条）的影响，流体也会随螺旋翅片（肋条）的延伸方向发生旋转，因此流动边界层受到破坏，故增加了传热效果。为了进一步提高内螺纹管的换热性能，又相继出现了不同结构形式的内螺纹管等，中国专利CN201340220Y提出一种换热内螺纹管，内表面上的齿（肋）分为主副齿（肋）相间排列，副齿（肋）高度小于主齿（肋）的1/2；两种齿(肋)的螺旋角相等，且小于或者等于45°。中国专利CN1463353A，具有带凹槽的内表面的改进传热管中一种焊接高效管，在制造中，首先将图样压制在金属板上，然后卷成管形且焊接，管的内表面具有一组基本翅片，其延伸方向与管轴线形成的夹角5--50°,同时，相邻基本翅片之间区域还有一组中间翅片，中间翅片与基本翅片呈现夹角，外观看两组翅片交错排列形成栅格状，俗称交叉齿，翅片剖面呈近似三角形状，下部为两条斜边，上部为圆弧状。上述两种内螺纹管翅片的剖面形状以及螺旋状翅片与管的纵轴线之间的夹角为锐角的布置，一般不产生流体分离，不具有促使层流边界层转涙到湍流边界层的作用。有学术论文的观点认为内螺纹管中螺旋翅片的作用主要是增加了换热面积，但是换热机理没有本质变化，换热性能的提高的主要原因是由于螺旋状翅片增加了内表面积。还有一种内肋管，其内表面设置的凸出的肋条，肋条与管轴线相互垂直，俗称横纹管。中国专利CN106583862A提出一种横纹管加工方法及装置，方法是利用滚压轮上一组凸起的螺旋形凸台，从外表面对光滑管进行挤压，生成内表面凸起外部凹陷的横纹管。中国专利CN 2634412Y公开一种新型波槽换热管，同样是利用挤压方法在光滑管上挤出横纹管，内表面呈现圆弧状波峰和波谷，其中的波峰处的最大外径与两端直圆管的外径相等，波谷处形成的最小外径小于两端直圆管的内径。其目的是有利于与换热管与换热器的隔板连接。上述横纹管的特点如下：其工艺都是通过在圆管的外表面进行挤压造成内表面的凸起，形成横肋。这种加工方法使得横肋的高度较大，横肋的间距也较大。横纹管内表面的凸起高度约为0.6mm—1.7mm，凸起的间距为2.0—20.0mm；当流体掠过凸起时，会在相邻肋之间产生横向涡，由此提高了换热系数，但是由于偏高的凸起，会造成凸起后产生压差阻力或称形阻，以致流动中除了摩擦阻力外还造成压差阻力，显然阻力增加很大，造成耗功太大。有资料显示在单相流情况下，换热系数提高了100%，但是阻力却提高了300%。这种横纹管用作蒸发换热管时，效能没有明显的提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种内表面设有肋条的强化换热管。

本实用新型提供的技术方案如下：一种内表面设有肋条的强化换热管，其特征在于：其包括圆管，圆管外表面为光滑平整的表面，圆管内表面均匀设置肋条，肋条的截面为实心的方形状，沿径向延伸，形成条状，肋条与圆管轴线夹角为0—90°。

进一步地，所述的圆管是由板带卷成圆形并焊接而成的带有焊缝的圆管。

进一步地，所述的肋条与圆管轴线夹角为90°，形成横向肋条。

进一步地，所述的肋条的两端距板带边沿留有1—5mm的光滑边沿。

进一步地，所述的肋条的肋高H1为0.05---0.3mm；肋宽L1为0.05---0.3mm，肋的节距L2为0.2---0.8mm,成型后的圆管底壁厚H2为0.3---0.8mm。

本实用新型的有益效果是：根据上述对内螺纹管以及横纹管的分析，有针对性的设计换热管的内表面的强化结构，提高强化换热管的换热效果，肋条的截面为实心的方形状，沿径向延伸，形成条状，肋条与圆管轴线夹角优选90°,即垂直于轴线形成横向肋条，横向肋条的肋高为0.05---0.3mm；肋宽为0.05---0.3mm，肋的节距为0.2---0.8mm,成型后的圆管底壁厚为0.3---0.8mm。

且本实用新型采用焊接管的方法进行加工。在滚压轮表面通过精细篆刻加工，将所需要的肋条结构篆刻成型。然后使用该滚压轮在不锈钢带上碾压制出所需肋条。再将板带卷成圆形，进一步通过焊接成为内表面具有微结构的圆管，其外表面为光滑平整的表面。

本实用新型的原理及作用如下：当单相流体通过时，流体在壁面附近的粘性力远远大于惯性力，形成粘性底层。在粘性底层内，能量的传递仅能依靠分子扩散或者分子的热运动进行。这造成了很大热阻。增加壁面附近的湍流度是解决壁面附近粘性底层热阻较大的办法。如果增加了湍流度，可以让粘性底层内的流体微团产生脉动以及相互之间的碰撞，微团不规则脉动以及之间的相互碰撞，产生的动量与能量传递效果远远大于分子扩散的效果。为了增加壁面附近的湍流度，有效方法就是在壁面设置横向凸起。常规横纹管内表面的凸起产生了较大的扰动，由于较高的凸起，扰动主要发生在边界层的过渡层与湍流层内，没有直接对粘性底层进行扰动。另外，较高的凸起将会产生压差阻力，即形阻，增加流动阻力。研究结果表明，凸起的高度是优化的关键因素。实验中证明，当凸起的高度为粘性底层厚度的2—3倍时，此时凸起物扰动了粘性底层的流动，使之产生微团之间的碰撞与脉动，输运特性得到提高，造成换热系数的提升。而且这个高度下不会出现压差阻力，因此，阻力增加不大。如

16的换热管，当雷诺数Re=10⁴时，横向肋条的最佳高度为0.3mm；当Re=10⁶时，最佳高度为0.08mm。显然，针对不同流体与不同Re数，可以很准确地设计横向肋条的高度，既可以提高换热系数，同时避免出现压差阻力，造成流动阻力大规模的提高的现象。本实用新型的方法可以很方便地通过在滚压轮表面精细篆刻的方法，控制内表面上的横向肋条的形状及高度，使之达到最佳效果。而通过外部滚压的工艺很难做到。

当本实用新型作为蒸发管使用时，壁面处上所设置的横向肋条以及肋间距，构成换热表面粗糙结构，这种凸凹不平的微结构对空气的捕获和存储能力显著提高，可以提供大量的气化核心，进而提高了蒸发换热系数。此外，换热管外表面为光滑表面，不容易结垢，即使出现垢层，也容易清除。

附图说明

图1为本实用新型的滚压成型后钢带以及圆管部分的结构示意图；

图2为图1的肋条部分的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细说明：

如图1-图2所示，一种内表面设有肋条的强化换热管，其是由板带5卷成圆形并焊接而成的带有焊缝2的圆管1，板带5的材料可采用不锈钢、碳钢以及铝材、铜材。圆管1外表面为光滑平整的表面，圆管1内表面均匀设置肋条3，肋条3的两端距板带5边沿留有1—5mm的光滑边沿4，肋条3的截面为实心的方形状，沿径向延伸，形成条状，肋条3与圆管1轴线夹角为0—90°,优选的夹角90°,即垂直于轴线形成横向肋条，横向肋条3的肋高H1为0.05---0.3mm；肋宽L1为0.05---0.3mm，肋的节距L2为0.2---0.8mm,成型后的圆管1底壁厚H2为0.3---0.8mm。

一种内表面设有肋条的强化换热管的制造方法，具体包括如下步骤：

(1)清洗：使用化学药品对304不锈钢板带(也可采用碳钢以及铝材、铜材)进行清洗后，干燥，备用。

(2)修条：对不锈钢带整边处理，使不锈钢带宽度与厚度均匀一致。

(3)模具制造：在滚压轮表面通过精细篆刻加工，将所需要的肋条结构篆刻成型。

(4)成型：使用该滚压轮碾压不锈钢板带表面，形成肋条凸起，肋条的两端距钢带边沿留有1—5mm光滑边沿，以利于焊接。

(5)焊接：在成型机上弯曲板带呈圆管形后，板带两侧边缘相互接触形成直缝，然后通过氩弧焊将其焊实。

(6)检验：使用在线的涡流探伤仪，对焊缝进行检验。

(7)热处理：在保护性气氛中对焊管进行固溶处理，保护性气体为25%的氮气和75%的氢气的混合气；固溶温度为1020--1100℃。

(8)定尺：按照长度要求对钢管进行裁断。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分都属于现有技术。以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种内表面设有肋条的强化换热管，其特征在于：其包括圆管（1），圆管（1）外表面为光滑平整的表面，圆管（1）内表面均匀设置肋条（3），肋条（3）的截面为实心的方形状，沿径向延伸，形成条状，肋条（3）与圆管（1）轴线夹角为0—90°。

2.根据权利要求1所述的一种内表面设有肋条的强化换热管，其特征在于，所述的圆管（1）是由板带（5）卷成圆形并焊接而成的带有焊缝（2）的圆管。

3.根据权利要求1所述的一种内表面设有肋条的强化换热管，其特征在于，所述的肋条（3）与圆管（1）轴线夹角为90°，形成横向肋条。

4.根据权利要求1或3所述的一种内表面设有肋条的强化换热管，其特征在于，所述的肋条（3）的两端距板带（5）边沿留有1—5mm的光滑边沿（4）。

5.根据权利要求3所述的一种内表面设有肋条的强化换热管，其特征在于，所述的肋条（3）的肋高H1为0.05---0.3mm；肋宽L1为0.05---0.3mm，肋的节距L2为0.2---0.8mm,成型后的圆管（1）底壁厚H2为0.3---0.8mm。