[实用新型]一种强化冷凝换热的椭圆管

说明书

本实用新型公开了一种强化冷凝换热的椭圆管，其椭圆型冷凝管两端连接圆管，椭圆型冷凝管上沿轴向设置若干个均匀分布并垂直于轴线的环状沟槽。本实用新型所设置环状沟槽间距等于Taylor波长，相邻沟槽间的凸起表面呈抛物面。由此椭圆管下沿处构成了Rayleigh‑Taylor波的气‑液界面状。在Rayleigh‑Taylor不稳定性作用下，冷凝液体快速离开波谷，朝波峰处集聚，继而滴落，达到快速排液减薄液膜的目的，提高了冷凝换热系数。

技术领域

本实用新型涉及一种强化冷凝换热的椭圆管，属于热交换器用换热管制造领域，尤其适用于冷凝器用管。

背景技术

冷凝器的工作原理是蒸汽通过与换热管内的冷水进行热交换，在换热管表面凝结并构成液膜。由于液膜阻止了蒸汽与换热管表面的直接接触，蒸汽只能与液膜表面进行热交换。液膜厚度越大，液膜表面的温度越高，换热温差越小，换热系数越低，液膜热阻成为冷凝换热的较大热阻，所以减薄液膜厚度是提高冷凝换热系数有效途径。椭圆管是冷凝器内使用的换热管，因为在相等的管内横截面条件下，椭圆管的外表面积大于圆管，因此，同样管外冷凝换热条件下，液膜厚度比圆管薄，所以椭圆管比圆管的换热效率要高。但是，椭圆管表面的液膜分布具有不均匀性。在液体的粘性力、表面张力作用下，液膜往往滞留在椭圆管下沿处不易脱落而形成淹没区，其液膜厚度大于上表面，导致椭圆管下半部分的换热系数的急剧下降。中国专利CN201837276U，公开一种椭圆扭曲管同轴换热器，外管为圆管，内管设置为单根椭圆扭曲管。所述椭圆扭曲管为螺旋扭曲通道结构的椭圆管，椭圆的长轴方位周期性改变，造成管内以及套管间隙内流体的剧烈扰动，提高了管内、外换热系数。但是该种椭圆管换热器不涉及冷凝相变传热。中国专利CN109059604A提出一种基于亲疏水间隔的不稳定波强化冷凝管，内管为光滑圆管，外管的壁厚依照普拉托-瑞利临界不稳定波长呈周期起伏形状，形成正弦波形状的外表面换热管，两种管套装形成复合管。另外，利用乙烯基三乙氧基硅烷对波谷处壁面进行疏水性处理，波峰处保持湿润亲水性，呈亲疏水间隔分布，液滴凝结后倾向于离开疏水区域，确保该区域始终处于液滴较少的状态，保持较高凝结换热系数。本技术的不足，采用两层套管的技术方案，明显增加了管壁厚度以及附加的两层管壁之间的接触热阻，降低传热系数；另外，该技术需要进行亲/疏水处理，工艺复杂，成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种强化冷凝换热的椭圆管。

本实用新型提供的技术方案如下：一种强化冷凝换热的椭圆管，其特征在于其包括圆管与椭圆型冷凝管，椭圆型冷凝管两端连接圆管，椭圆型冷凝管上沿轴向设置若干个均匀分布并垂直于轴线的环状沟槽。

进一步地，所述的环状沟槽的截面呈半圆形，上开口宽0.5—2.0mm,槽深0.5—2.5mm。

进一步地，所述的圆管段与环状沟槽之间以及相邻的环状沟槽之间的椭圆型冷凝管表面呈抛物线形曲面凸起。

进一步地，所述的圆管长度为20—100cm。

本实用新型沿换热管轴线设置垂直于轴线的半圆形沟槽以及相邻沟槽之间凸起表面呈抛物形曲面。所述椭圆管下沿的环状沟槽间距与环状沟槽间的表面形状分别等于Taylor理论中汽—液界面波长和气—液界面的形状，即环状沟槽处于波谷位置，波峰处于相邻沟槽之间表面抛物形的顶点位置。由此，椭圆换热管下沿构成为Taylor汽—液界面波的波面形状。