[实用新型]一种内置中空涡产生器的金字塔式组合强化传热管

说明书

本实用新型涉及一种内置中空涡产生器的金字塔式组合强化传热管，其中包括：金字塔式强化传热管和中空涡产生器。强化传热管是将光滑圆形传热管经冲压处理后，在传热管内外表面形成凹凸相间的金字塔式粗糙元，金字塔式粗糙元沿传热管周向和轴向均匀布置。在光滑圆形传热管表面冲压出金字塔式粗糙元的设计扩展了传热管的传热面积，并且会使管内流体产生垂直于主流方向的速度，有利于强化传热。在传热管内置入的中空涡产生器能够诱导产生较大强度的二次流，破坏传热管壁面的流动边界层和热边界层。将扩展传热面积和置入扰流元件这两种强化传热技术相结合，起到组合强化传热的作用。

技术领域

本实用新型涉及一种内置中空涡产生器的金字塔式组合强化传热管。

背景技术

内置中空涡产生器的金字塔式组合强化传热管可以应用于化工、食品、车辆等行业，特别适合高粘度和低雷诺数的流体工质，多用于管壳式换热器，其强化传热的原理为增加传热面积和产生二次流，增强流体扰动，在适当增加阻力的同时大幅度提高传热性能，充分利用了强化传热的原理。内置中空涡产生器的金字塔式组合强化传热管包含金字塔式传热管和中空涡产生器两个元件。

本实用新型专利的目的就是克服现有强化传热技术的不足，通过将金字塔式传热管和中空涡产生器组合在一起，制备出一种传热效率高且应用广泛的双向强化组合换热管。

实用新型内容

鉴于现有管式换热器的种种不足，本发明的目的是提出一种内置中空涡产生器的金字塔式组合强化传热管。本强化换热管强化传热原理为在管体上加工形成凹凸相间的金字塔式粗糙元，扩大换热管的传热面积的同时起到双向强化换热的作用，在此基础上又在管内置入中空涡产生器，因为中空涡产生器会持续破坏管壁处的热边界层和流动边界层，增强管壁与流体间的对流换热，且相比扭带，中空涡产生器能够有效降低流体的阻力，二者结合成一种组合强化传热管。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

设计一种金字塔式强化传热管，即在光滑圆管壁上通过滚压处理在管子表面形成金字塔式粗糙元。其特征在于：所述金字塔式强化传热管是在光滑圆形传热管表面冲压出凹凸相间的金字塔式粗糙元，凹陷的金字塔式粗糙元和凸起的金字塔式粗糙元沿传热管的周向和轴向均匀布置，金字塔状粗糙元沿传热管的径向和轴向的布置个数需不少于3个，凸起的金字塔式粗糙元的各个表面汇集形成金字塔状粗糙元的顶点，金字塔状粗糙元之间紧密连接。

上述的一种金字塔式强化传热管，所述金字塔式强化传热管的径向剖面A-A为花瓣形截面，金字塔式强化传热管(1)的轴向剖面B-B为凹凸相间的波浪形管壁。金字塔状粗糙元的形状可以为菱形或平行四边形，根据金字塔式粗糙元的长度比L/D、仰角θ和高度比H/D确认。其中，H为金字塔状粗糙元的高度， L为金字塔状粗糙元的长度，D为强化组合传热管表面未加工金字塔状粗糙元前的圆管直径。

上述的一种中空型涡产生器，中空涡产生器是在铝制平片的基础上裁减掉一部分材料后，在靠近传热管内壁处的涡产生器边缘保留两根连接带，在涡产生器的连接带的两端各设置一个圆形支撑环，扭转而成，其长度与金字塔式强化传热管等长。

上述的一种内置中空涡产生器的金字塔式组合强化传热管是将中空扭曲涡产生器置入到金字塔式强化传热管中。中空涡产生器的长度与传热管的长度等长或稍短于传热管。γ和β是中空涡产生器未扭转前的迎流形状角和背流形状角，中空涡产生器在扭曲之前的形状决定角β，γ范围分别为90°～155°,115°～25°。根据迎流形状角β和背流形状角γ的不同可以裁剪出不同形状的中空涡产生器，如：γ＝β为等腰梯形中空涡产生器、γ＝180°-β为平行四边形中空涡产生器、γ＝90°为直角梯形中空涡产生器，γ＝β＝90°为矩形中空涡产生器。

本实用新型的技术效果主要体现在：