[发明专利]一种适用于换热管的片状涡发生器插入结构及换热管

说明书

本发明属于强化换热相关技术领域，其公开了一种适用于换热管的片状涡发生器插入结构及换热管，所述片状涡发生器插入结构包括中心支撑杆及多个以预定距离间隔设置在所述中心支撑杆上的扰流组件，所述中心支撑杆处于使用状态时，其收容于管体内，且所述中心支撑杆的中心轴与所述管体的中心轴重合；所述扰流组件包括两组薄片插入件，两组所述薄片插入件分别沿相反的两个方向倾斜设置，两个相反的方向分别为正向及方向，且正向倾斜设置的所述薄片插入件与反向设置的所述薄片插入件绕所述中心支撑杆交叉设置；每组薄片插入件包括多个绕所述中心支撑杆均匀排布的薄片插入件。本发明通过正反倾斜设置的薄片插入件提高了换热效果，降低了流动沿程阻力。

技术领域

本发明属于强化换热相关技术领域，更具体地，涉及一种适用于换热管的片状涡发生器插入结构及换热管。

背景技术

换热管是石油、化工、能源、动力、冶金等工业换热器设备中的重要换热单元。在能源短缺与危机背景下，工业发展要求节能降耗。采用强化传热技术是解决传统光滑换热管效能低下问题的重要手段。

管内强化传热技术一般有以下两种：一种是基于换热管表面的强化传热技术，如螺纹槽管、波纹管等异型管，它们主要是通过管壁面的不同结构扰动流体，破坏管壁附近流体边界层，实现强化换热的目的。另一种是基于管内流体的强化传热技术，如螺旋纽带、螺旋线圈、螺旋片等管内插入物，它们通过在管内对流体进行扰动或者混合，使流体区域温度更加均匀，减薄热边界层，实现强化换热的目的。后者具有加工制造简单，装卸方便，性能提升显著等优点，尤其适合旧工业体系中老式换热器的升级改造，同时不必额外增加升级费用，节省了投资。但是，插入物在强化换热行性能的同时，显著增加了沿程阻力，使得强化换热综合性能提升受限。相应地，本领域存在着发展一种阻力较小且强化换热综合性能较好的插入结构及换热管。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于换热管的片状涡发生器插入结构及换热管，其基于现有插入物扰动混合流体的特点，研究及设计了一种适用于换热管的片状涡发生器插入结构及换热管。所述片状涡发生器插入结构采用将薄片插入件正向与反向倾斜布置的布置方式，正向倾斜布置的薄片插入件将管体中心的流体引向管壁并补充到反向薄状插入件的背面；同时，反向倾斜布置的薄片插入件将管壁面附近的流体引向管体中心并补充到正向薄片插入件的背面，从而使得管体内的流体实现快速且充分的交换及混合，同时使得流体在管体内形成多个纵向涡，以实现更加理想的换热。此外，正向与反向倾斜布置的薄片插入件相互组合以防止薄片插入件背面出现回流涡，导致流动阻力的增加，由此获得优异的综合换热性能及较高的设备经济性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种适用于换热管的片状涡发生器插入结构，其特征在于：

所述片状涡发生器插入结构包括中心支撑杆及多个以预定距离间隔设置在所述中心支撑杆上的扰流组件，所述中心支撑杆处于使用状态时，其收容于管体内，且所述中心支撑杆的中心轴与所述管体的中心轴重合；

所述扰流组件包括两组薄片插入件，两组所述薄片插入件分别沿相反的两个方向倾斜设置，两个相反的方向分别为正向及方向，且正向倾斜设置的所述薄片插入件与反向设置的所述薄片插入件绕所述中心支撑杆交叉设置；每组薄片插入件包括多个绕所述中心支撑杆均匀排布的薄片插入件。

进一步地，所述薄片插入件与所述中心支撑杆之间形成有夹角，所述夹角为锐角。

进一步地，所述夹角为30°或者45°。

进一步地，所述预定距离为p，其中，2D≤p≤5D，D为所述管体的内径。

进一步地，所述薄片插入件包括薄片及连接杆，所述连接杆的一端连接于所述薄片的一端，另一端连接于所述中心支撑杆。

进一步地，所述薄片的中心轴与所述中心支撑杆的中心轴重合。