[發(fā)明專利]管路

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910003756.0
• 申請(qǐng)日: 2004-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN101545579A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 科林·G·卡羅;尼克拉斯·V·沃特金斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 帝國改革有限公司
• 主分類號(hào): F17D1/00
• 分類號(hào): F17D1/00;F16L11/12;B29C53/14;B29C69/02;B29C47/20;B29C53/32
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 馬高平

本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00480013638.3、申請(qǐng)日為2004年3月18日、發(fā)明名稱為“管路”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及攜帶流體的管路。

背景技術(shù)

已經(jīng)知道流體可以“漩渦流動(dòng)”方式流動(dòng)，并且這種流動(dòng)在WO97/28637中，在渦輪的壓頭管線和吸入管的方面進(jìn)行討論。漩渦流動(dòng)可通過形成中心線在三維空間中彎曲的壓頭管線或吸入管來達(dá)到。

漩渦流動(dòng)比通常的流動(dòng)有許多優(yōu)點(diǎn)。通過紊流的壓力損失(和能量損失)可以減小。另外，在管道橫截面上的流動(dòng)速度分布比通常流動(dòng)更均勻(或更鈍)。結(jié)果，以漩渦流動(dòng)方式流動(dòng)的流體的作用如同一個(gè)柱塞，可清除可能積累在管壁上的沉積物或碎屑。這在水電站中特別重要。

在WO?02/093063中還討論了在生產(chǎn)和處理工廠中使用的具有相同的三維曲線的管路。在這種工廠中，經(jīng)常需要管道連接該工廠的各種部分，延伸一定距離并具有許多彎道。形成彎道，使它們具有三維曲線可促進(jìn)漩渦流動(dòng)，并減小能量損失，減小沉積物滯流的危險(xiǎn)。

然而，為了誘發(fā)漩渦流動(dòng)，這些先前技術(shù)的文件只涉及使用三維曲線代替已知二維曲線(例如肘管彎頭)。它們沒有涉及在通常使用基本上的直管的情況下產(chǎn)生漩渦流動(dòng)的問題。

在直管中使流動(dòng)成為漩渦的一種可能的方法為沿著管子的內(nèi)表面形成槽或肋。這些槽或肋沿著該管子彎曲(很象槍筒中的來復(fù)線)。然而，這有個(gè)缺點(diǎn)是增加管子的濕周長，并且在肋的情況下，減小管子的橫截面積。該槽和肋都可導(dǎo)致流動(dòng)阻力增大，結(jié)果造成壓力損失。

另外，實(shí)驗(yàn)表明，除非雷諾數(shù)非常小，該槽或肋只對(duì)在該管壁附近的流動(dòng)有影響，并且，為了確認(rèn)在管子的整個(gè)寬度上流動(dòng)成漩渦，必需提供一個(gè)長管。在管子中心的漩渦只有通過動(dòng)量從管壁處的流動(dòng)的擴(kuò)散轉(zhuǎn)移才能達(dá)到，而該槽或肋不利于管壁附近的流體與管子中心處的流體之間的混合。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種包括一個(gè)其中心線跟隨一個(gè)基本上為螺旋形途徑的部分的管路，其特征為，該螺旋線的振幅小于或等于該管路內(nèi)徑的一半。

當(dāng)流體進(jìn)入這樣作成的一個(gè)螺旋形部分的一根管路中時(shí)，幾乎立即建立漩渦流動(dòng)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在幾個(gè)入口管徑內(nèi)，在該管子的整個(gè)寬度上建立漩渦流動(dòng)。另外，該漩渦流動(dòng)包括相當(dāng)大的輔助運(yùn)動(dòng)和流體的混合，并且在管壁處的流體和在管子中心處的流體之間進(jìn)行質(zhì)量、動(dòng)量和熱的轉(zhuǎn)移。

在這個(gè)說明書中，螺旋線的振幅是指從中間位置至側(cè)向末端的移動(dòng)范圍。因此，在具有螺旋形中心線的管道的情況下，該振幅為該螺旋線中心線的全部側(cè)向?qū)挾鹊囊话搿Ｑ刂摴艿篱L度的該管道的橫截面積基本上為常數(shù)。

在根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面的管路中，沿著該管路的腔有一條“視測(cè)線”。它與螺旋線圍繞著芯子(實(shí)心或一空氣芯子中的“虛擬的”)有效地卷繞的螺絲起子形狀不同。已發(fā)現(xiàn)在該視測(cè)線上，流動(dòng)一般都有渦流成分，即使可能沿著一個(gè)直的通道流動(dòng)。

在這個(gè)說明書中，術(shù)語螺旋形管路的“相對(duì)振幅”定義為該振幅被內(nèi)徑除。由于該螺旋形管路的振幅小于或等于管道內(nèi)徑的一半，因此，這表示該相對(duì)振幅小于或等于0.5。最好該相對(duì)振幅小于或等于0.45、0.40、0.35、0.30、0.25、0.20、0.15、0.1或0.05。較小的相對(duì)振幅可以更好地利用所擁有的橫向空間，在該空間中，管路總的不會(huì)比橫截面積相同的正常直管寬很多。較小的相對(duì)振幅還可使該“視測(cè)線”較寬，從而可提供更多的空間供沿著該管路插入壓力表或其他設(shè)備。雷諾數(shù)較大時(shí)，可以使用較小的相對(duì)振幅，以便將漩渦流動(dòng)誘發(fā)至令人滿意的程度。一般這表示，對(duì)于給定的內(nèi)徑，流速大時(shí)，可以使用小的相對(duì)振幅仍可以足夠誘發(fā)漩渦流動(dòng)。

當(dāng)希望橫截面積大時(shí)，在考慮空間平衡中，螺旋線的角度也是一個(gè)相關(guān)因素。該螺旋線角小于或等于65°較好，更好是小于或等于55°、45°、35°、25°、20°、15°、10°或5°。與相對(duì)振幅相同，該螺旋線角度可根據(jù)條件和特別是該管路所攜的流體的粘度、密度和速度進(jìn)行優(yōu)化。

一般來說，對(duì)較大的雷諾數(shù)，該螺旋線角度可以較小，仍可達(dá)到滿意的漩渦流動(dòng)，而當(dāng)雷諾數(shù)較小時(shí)，需要較大的螺旋線角來產(chǎn)生令人滿意的漩渦。一般，對(duì)于較快的流動(dòng)(雷諾數(shù)較大)，使用較大的螺旋線角是不希望的，因?yàn)檫@會(huì)在壁面附近形成滯流流體的區(qū)域。因此，對(duì)于一個(gè)給定的雷諾數(shù)(或一個(gè)雷諾數(shù)范圍)，該螺旋線角最好選擇得盡可能小，以產(chǎn)生滿意的漩渦。在一些實(shí)施例中，該螺旋線角小于20°。

一般，該管路具有多個(gè)螺旋線的圈。沿著管路的螺旋線的重復(fù)的圈可保證漩渦流動(dòng)充分發(fā)展。