CN216845858U - 一种高效换热的树状管道结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及换热器领域，特别地，涉及一种高效换热的树状管道结构，包括若干个于竖直方向上依次连接的树状管节，所述树状管节包括交汇管，以及连接于所述交汇管的上下两端的分支管。本实用新型中树状管道的设计使其外表面形状复杂，充分扩大换热面积，提升换热效率。并且相较传统的换热设备，树状管道的设计在保证换热效率的前提下，结构有序，空间体积小，对于微孔散热领域有很大优势。流体物料在树状管道内的流动中，会经过多次的交汇与分流，可以提升流体的雷诺数，优化流体物料的流动状态，使流体物料处于湍流状态，而湍流状态的换热效率能达到普通层流状态的多倍，大幅提升换热效率。

Description

一种高效换热的树状管道结构

技术领域

本实用新型涉及换热器领域，特别地，涉及一种高效换热的树状管道结构。

背景技术

工程上，将某种流体的热量以一定的传热方式传递给另一种流体的设备称为换热器，又称热交换器。换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常用作把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。

传统的换热器通常是将型材通过焊接、螺栓连接等方式进行安装，焊接困难、结构复杂、易泄露、体积较大是比较难以克服的问题。为提高传热性能而不得不将管束和壳体愈加复杂化，这对生产工艺提出了很高的要求，增加了难度，因此在微孔换热器领域，能够克服以上缺点并易于实现生产的高热传导效率的设计有待发掘。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型目的是提供一种高效换热的树状管道结构，主要具有结构有序、体积小、高效换热等优点。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种高效换热的树状管道结构，包括若干个于竖直方向上依次连接的树状管节，所述树状管节包括交汇管，以及连接于所述交汇管的上下两端的分支管，所述交汇管为单管，所述分支管为多个单管汇聚于一端的结构，所述分支管的汇聚端与所述交汇管连通。

较之现有技术，本实用新型的优点在于：

树状管道的设计使其外表面形状复杂，充分扩大换热面积，提升换热效率。

并且相较传统的换热设备，树状管道的设计在保证换热效率的前提下，结构有序，空间体积小，对于微孔散热领域有很大优势。

流体物料在树状管道内的流动中，会经过多次的交汇与分流，可以提升流体的雷诺数，优化流体物料的流动状态，使流体物料处于湍流状态，而湍流状态的换热效率能达到普通层流状态的多倍，大幅提升换热效率。

进一步的，所述分支管包括倾斜部分和竖直部分，所述倾斜部分以所述分支管的汇聚端为中心环形阵列分布地向径向倾斜，阵列分布的倾斜部分能够均匀地将流体物料分流成多部分，使物料分流更有序，更利于换热。

进一步的，每两个相互连接的所述树状管节的连接方式为各自的所述交汇管相连或各自的所述分支管相连，能够根据实际需求将树状管道组合成不同的长度。

进一步的，所述树状管道的上端和下端分别连接有入口卫生卡盘和出口卫生卡盘，所述入口卫生卡盘上设有连通所述树状管道的进料通道，所述出口卫生卡盘上设有连通所述树状管道的出料通道，入口卫生卡盘与出口卫生卡盘方便连接，利于物料的流入与流出。

进一步的，所述树状管道为一体式3D打印结构，具体为选择性激光烧结工艺的3D打印，简化工序，简化结构。

进一步的，所述树状管道为卫生级的316L不锈钢材质，耐腐蚀性强。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中的树状管道的结构示意图；

图3为流体物料在树状管道中的流动轨迹示意图。

附图标记：11、树状管节；11a、交汇管；11b、分支管；b1、倾斜部分；b2、竖直部分；22、入口卫生卡盘；22a、进料通道；23、出口卫生卡盘；23a、出料通道。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步详述，以使本实用新型技术方案更易于理解和掌握。

本实施例提供一种高效换热的树状管道结构，参照图1所示，包括若干个于竖直方向上连接的树状管节11，所述树状管节11包括交汇管11a，以及连接于所述交汇管11a的上下两端的分支管11b，所述交汇管11a为单管，本实施例中所述分支管11b优选为包括若干个分支单管，每个分支单管的其中一端均汇聚于一个管口，所述分支管11b的汇聚端与所述交汇管11a连通，各个所述树状管节11均连通。

并且所述分支管11b包括倾斜部分b1和竖直部分b2，所述倾斜部分b1以所述分支管11b的汇聚端为中心环形阵列分布地向径向倾斜，阵列分布的倾斜部分b1能够均匀地将流体物料分流成多部分，使物料分流更有序，更利于换热。

参照图2所示，所述树状管道的上端和下端分别连接有入口卫生卡盘22和出口卫生卡盘23，所述入口卫生卡盘22上设有连通所述树状管道的进料通道22a，所述出口卫生卡盘23上设有连通所述树状管道的出料通道23a，参照图3所示，流体物料从所述进料通道22a进入所述树状管道，通过最顶部的所述分支管11b向下汇聚至所述交汇管11a内形成冲击，再均匀分流至下一段的所述分支管11b内，往复经过多次的交汇与分流，最终从所述出料通道23a流出；多次的交汇与分流可以提升流体的雷诺数，优化流体物料的流动状态，使流体物料处于湍流状态，而湍流状态的换热效率能达到普通层流状态的多倍。此外，所述树状管道的复杂的表面形状可以使换热面积大大增加，使换热效率进一步提升。

所述树状管道为一体式结构，通过3D打印而成，具体为金属层粉选择性激光烧结工艺的3D打印，选用的材料为卫生级的316L不锈钢，耐腐蚀性强，结构简化且有序。

其中，每两个相互连接的所述树状管节1的连接方式为各自的所述交汇管11a相连或各自的所述分支管11b相连，在实际使用需求中，能够将所述树状管道组合成不同的长度，所述树状管道包含的所述树状管节11的数量，以及相应的所述分支管11b的数量与所述换热器整体的换热效率成正相关，考虑到3D打印工艺的极限尺寸、流通阻力、管壁强度，所述树状管道不宜过长，所述树状管节11以及所述分支管11b的数量不宜过多。

以上只是本实用新型的典型实例，除此之外，本实用新型还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种高效换热的树状管道结构，其特征在于，包括若干个于竖直方向上依次连接的树状管节（11），所述树状管节（11）包括交汇管（11a），以及连接于所述交汇管（11a）的上下两端的分支管（11b），所述交汇管（11a）为单管，所述分支管（11b）为多个单管汇聚于一端的结构，所述分支管（11b）的汇聚端与所述交汇管（11a）连通。

2.根据权利要求1所述的一种高效换热的树状管道结构，其特征在于，所述分支管（11b）包括倾斜部分（b1）和竖直部分（b2），所述倾斜部分（b1）以所述分支管（11b）的汇聚端为中心环形阵列分布地向径向倾斜。

3.根据权利要求2所述的一种高效换热的树状管道结构，其特征在于，每两个相互连接的所述树状管节（11）的连接方式为各自的所述交汇管（11a）相连或各自的所述分支管（11b）相连。

4.根据权利要求1所述的一种高效换热的树状管道结构，其特征在于，所述树状管道的上端和下端分别连接有入口卫生卡盘（22）和出口卫生卡盘（23），所述入口卫生卡盘（22）上设有连通所述树状管道的进料通道（22a），所述出口卫生卡盘（23）上设有连通所述树状管道的出料通道（23a）。

5.根据权利要求1所述的一种高效换热的树状管道结构，其特征在于，所述树状管道为选择性激光烧结工艺的3D打印。

6.根据权利要求1所述的一种高效换热的树状管道结构，其特征在于，所述树状管道为卫生级的316L不锈钢材质。

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