[发明专利]内置扭带的复合强化传热管

说明书

本发明涉及换热器强化传热技术领域，尤其涉及一种强化传热管。一种内置扭带的复合强化传热管，包括管体，以及设置在管体内部的扭带；所述扭带是金属条的一端固定，另一自由端绕其中心线旋转一定的角度跟长度；管体内部的扭带沿管体轴向以180°或360°为旋转周期布局，每个周期内形成一个扭带单元，同根扭带上相邻两个扭带单元之间的交叉角度为30°~90°。该一种内置扭带的复合强化传热管的管体内部扭带在管中心区域与管壁区域形成大的纵向涡，纵向涡具有低阻高效的特点，从而可实施管内跨距的高强度流体置换，从而达到流场均化，提高近壁处温度梯度，增加管壁传热速率的效果。

本发明专利申请一件分案申请，原发明专利申请案的申请日是2015-10-13，申请号为“2015106576902”，以及发明创造名称是《一种内置扭带的复合强化传热管》。

技术领域

本发明涉及换热器强化传热技术领域，尤其涉及一种内置扭带的复合强化传热管。

背景技术

自20世纪70年代石油危机以来，传热强化技术普遍应用于各行各业用于节能减排，如动力、冶金、石油、化工等传统主体工业领域以及航空、电子、核能等高新技术工业领域。由于工业生产和科学技术发展的需要，传热强化技术在近几十年受到广泛的重视和长足的发展。传热强化技术按其是否需要外功，分为主动强化与被动强化两种类型，其中被动强化技术由于不需要外功，操作方式简单，可靠性强而更为广泛应用，在众多被动强化技术中，管内插入扭带是一种实用的强化传热技术，由于结构简单、性能稳定、易于装拆和维修等优点，可用于现有换热器的技术改造及余热回收强化，也可以用于太阳能热水器、反应器、核冷却器、新能源等众多领域，有广泛的应用前景。但是，现有光滑管内插入扭带大多都是采用单一长扭带，扭带的结构单一，对于层流工况是极为有效的，但是对于湍流工况（Re>10000），单位流阻功耗下，传热速率提升幅度有限，传热综合性能常常低于1，特别是大的雷诺数下，传热综合性能更低。

随着强化传热技术的发展，近些年来，国外强化传热的著名学者Arthur E.Bergles提出了第四代强化传热技术，即两种及两种以上强化传热技术的复合，即复合强化传热技术。相对于单一的强化传热技术，如粗糙肋面强化管（包括横纹管、缩放管、螺旋槽管、波纹管等）或单一扭带，复合强化传热技术能够发挥两种技术的优势，叠加传热速率，通过合理设计，能够在合理压降范围内获得比单一强化元件更好的传热综合性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种内置扭带的复合强化传热管，该一种内置扭带的复合强化传热管的管体内部扭带在管中心区域与管壁区域形成大的纵向涡，纵向涡具有低阻高效的特点，从而可实施管内跨距的高强度流体置换，从而达到流场均化，提高近壁处温度梯度，增加管壁传热速率的效果。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种内置扭带的复合强化传热管，包括管体，以及设置在管体内部的扭带；所述扭带是金属条的一端固定，另一自由端绕其中心线旋转一定的角度跟长度；管体内部的扭带沿管体轴向以180°或360°为旋转周期布局，每个周期内形成一个扭带单元，同根扭带上相邻两个扭带单元之间的交叉角度为30°~90°。

作为优选，扭带的扭率y=1.5~1.0，扭率y的定义为扭带旋转180°的半节距P与扭带宽度W之比值。

作为优选，所述扭带上设置有开孔或扰流物；所述扰流物可以为翼片、锯齿、圆柱状扰流物、圆球状扰流物或钉状扰流物。

作为优选，所述管体的外径在20mm以下时，管体内部设有单根扭带。

作为优选，所述管体的外径在20~50mm之间时，管体内部设有双重扭带；双重扭带反向相旋，即一根扭带的旋转方向为顺时针旋转，另一根扭带的旋转方向为逆时针旋转。