[发明专利]内置三角形微小通道的强化冷凝管

说明书

技术领域

本发明涉及一种强化冷凝换热技术，尤其涉及一种应用于能源动力、石油化工、航空航天等领域的内置三角形微小通道的强化冷凝管。

背景技术

冷凝换热是一种十分复杂的物理现象，不仅广泛应用于地面常规重力条件下的众多高新技术产业，如新能源及可再生能源等低品位能源的热利用，而且随着航天事业的快速发展，冷凝换热在月球与火星表面小重力环境和空间微重力环境下的热控系统中也有很多重要应用。

强化管内冷凝换热主要有两种有效的方法。第一种是各种类型低肋管，如内螺纹管、人字形内肋管、交叉沟槽管和交错内肋管等。这些低肋管强化冷凝换热的机理是：1)增加了换热面积；2)利用内壁面微细结构引起了旋转流动，破坏了边界层的发展，促进了近壁区和主流区内液体的交混；3)内壁面微细结构上产生的表面张力促使液膜变薄。对于这类强化管，由于无法排走附着在强化管壁面的冷凝液体，因此无法从根本上实现流型与传热的协同，继而冷凝效果受到一定限制。第二种是采用非能动结构调控两相流型，实现流型与传热的协同，从而起到强化冷凝换热的作用。基于这种思想，专利ZL200610113304提出了一种分液式空气冷凝器，通过在流程转换之间设置汽液分离装置来排除积聚在壁面上的冷凝液体，从而从根本上舍弃了低传热流型，始终维持高传热流型，进而获得较高的传热系数。这种装置需要依靠重力来实现汽相和液相的分离，因此在小重力和微重力条件下其应用受到了限制。专利ZL2011102148777提出了一种内分液罩式冷凝换热管，通过微孔或缝隙结构的内分液罩实现了流型调控的作用，从而达到强化冷凝换热的目的。该结构仅依靠表面张力完成流型调控过程，因此完全适用于不同重力条件，但文献[ChenQC,XuJL,SunDL.Thebubbleleakagemechanismforverticalupflowsbythephaseseparationconcept.ChineseScienceBulletin,2014,59(21):2638-2646]指出当汽体体积份额较高时，汽体容易漏入内分液罩内部，导致冷凝换热效率的降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于不同重力条件，且可调控两相流型的内置三角形微小通道的强化冷凝管。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的内置三角形微小通道的强化冷凝管，包括外部基管、内部芯管，所述外部基管与内部芯管之间沿径向布置有多个翅片，相邻翅片之间在外部基管与内部芯管之间形成了三角型微小通道。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的内置三角形微小通道的强化冷凝管，由于外部基管与内部芯管之间沿径向布置有多个翅片，相邻翅片之间在外部基管与内部芯管之间形成了三角型微小通道，在冷凝换热过程中，由于表面张力的作用，蒸汽趋于向外管壁面流动，而液体趋于向外管中心流动，形成了全新的“汽在管壁，液在中心”的分布模式，流型与传热达到了协同，液膜厚度减小，从而起到强化冷凝换热的目的；另一方面由于布置了多个翅片，极大地增加了管内的传热面积，同样起到强化冷凝换热的目的。可以适用于不同重力条件，包括地面常规重力、小重力和微重力环境。

附图说明

图1为本发明实施例提供的内置三角形微小通道的强化冷凝管的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图2的B-B剖视图；

图4为现有技术中普通冷凝光管横截面上的汽液分布图；

图5为本发明实施例提供的内置三角形微小通道的强化冷凝管横截面上的汽液分布图。

图中标号：

1-外部基管；2-内部芯管；3-翅片；4-三角形微小通道。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的内置三角形微小通道的强化冷凝管，其较佳的具体实施方式是：

包括外部基管、内部芯管，所述外部基管与内部芯管之间沿径向布置有多个翅片，相邻翅片之间在外部基管与内部芯管之间形成了三角型微小通道。

所述外部基管与内部芯管之间沿径向布置的翅片为15～30个，翅片之间形成的三角型微小通道为15～30个。

所述三角型微小通道的顶角为12°～24°，底角为90°。

所述内部芯管为实心结构或为两端堵塞的空心管道。