[发明专利]一种新型相间螺旋内肋扭曲换热管

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型相间螺旋内肋扭曲换热管，属于强化换热技术领域。

背景技术

换热器在国民经济的各行各业有着广泛的应用，是能源、石油、化工、冶金、动力、轻工业、食品乃至航空航天行业中最常见的设备之一，它是开发二次能源，实现热回收节约能源耗散的重要设备；目前，管壳式换热器由于其流量大、压降损失小以及操作压力高而被广泛应用；工程应用中的管壳式换热器的换热管都使用光管，工作流体在光管内的湍流效果差，造成换热效果不明显，换热效率不高的缺点；管壳式换热器一般运行周期较长，流体内杂质等污垢沉积，容易堵塞，影响设备的效率，尤其是大型的管壳式换热器的换热管道结垢，会形成堵塞，这不但影响换热效果，而且影响整个工艺流程的运行。

发明内容

针对以上所述问题，本发明提供了一种新型相间螺旋内肋扭曲换热管，其优点在于，工作介质在管内流动换热时湍流程度高、换热系数高、不易结垢。

本发明涉及的新型相间螺旋内肋扭曲换热管是由进口段[1]、顺时针螺旋扭曲段[2]、直管段1[3]、逆时针螺旋扭曲段[4]、直管段2[5]、出口段[6]、进口段内肋[7]、顺时针螺旋扭曲段内肋[8]、直管段1内肋[9]、逆时针螺旋扭曲段内肋[10]、直管段2内肋[11]、出口段内肋[12]组成；该型新型相间螺旋内肋扭曲换热管的内肋型式有梯形、方形和三角形等3种型式，其各种型式的几何参数为的结构参数为：(1)梯形主要由肋高A[31]、斜角A1[33]、斜角A2[34]和肋顶宽A[32]组成，(2)方形主要由肋高B[35]和肋顶宽B[36]组成，(3)三角形主要由肋高C[37]、斜角C1[38]和斜角C2[39]组成；该新型相间螺旋内肋扭曲换热管的结构对流体在壁面形成的壁面边界层和污垢层产生的异常强烈的破坏作用，使换热系数提高；该新型相间螺旋内肋扭曲换热管的截面基圆为椭圆，其管壁厚度[23]、基圆的长轴[21]和基圆的短轴[22]可以根据肋片的几何参数制作出不同的尺寸；该新型相间螺旋内肋扭曲换热管具有湍流程度高、换热系数高和不易结垢等优点，在工程应用上有较好的发展前景和广泛的实际应用价值。

附图说明

图1新型相间螺旋内肋扭曲换热管的结构示意图；

图2新型相间螺旋内肋扭曲换热管的管壁和内肋横截面示意图；

图3新型相间螺旋内肋扭曲换热管管的内肋几何参数示意图；

图中：1—进口段，2—顺时针螺旋扭曲段，3—直管段1，4—逆时针螺旋扭曲段，5—直管段2，6—出口段，7—进口段内肋，8—顺时针螺旋扭曲段内肋，9—直管段1内肋，10—逆时针螺旋扭曲段内肋，11—直管段2内肋，12—出口段内肋，21—基圆的长轴，22—基圆的短轴，23—管壁厚度，31—肋高A，32—肋顶宽A，33—斜角A1，34—斜角A2，35—肋高B，36—肋顶宽B，37—肋高C，38—斜角C1，39—斜角C2。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明的实施方式如下：

流体由进口段[1]进入该新型相间螺旋内肋扭曲换热管中，流体随着该新型相间螺旋内肋扭曲换热管的顺时针螺旋扭曲段[2]、直管段1[3]、逆时针螺旋扭曲段[4]和直管段2[5]的周期性变化产生了周期性螺旋流动，最终由出口段[6]流出该新型相间螺旋内肋扭曲换热管。

当流速比较缓慢时候，流体在进口段内肋[7]、顺时针螺旋扭曲段内肋[8]、直管段1内肋[9]、逆时针螺旋扭曲段内肋[10]、直管段2内肋[11]、出口段内肋[12]的导流作用下，形成了相切于管壁的二次流，这种现象增加了流体的湍流效应，在一定程度上对流体在壁面形成的壁面边界层和污垢层产生的破坏作用，使换热系数提高；当流速比较湍急时候，进口段内肋[7]、顺时针螺旋扭曲段内肋[8]、直管段1内肋[9]、逆时针螺旋扭曲段内肋[10]、直管段2内肋[11]、出口段内肋[12]让二次流更加剧烈，对流体在壁面形成的壁面边界层和污垢层产生的异常强烈的破坏作用，使换热系数提高；内肋型式有梯形、方形和三角形等3种型式，其各种型式的几何参数为的结构参数为：(1)梯形主要由肋高A[31]、斜角A1[33]、斜角A2[34]和肋顶宽[32]组成，(2)方形主要由肋高B[35]和肋顶宽[36]组成，(3)三角形主要由肋高C[37]、斜角C1[38]和斜角C2[39]组成，内肋的型式和几何参数直接影响着流体在该新型相间螺旋内肋扭曲换热管中的流动方式；该新型相间螺旋内肋扭曲换热管具有湍流程度高、换热系数高和不易结垢等优点，在工程应用上有较好的发展前景和广泛的实际应用价值。