[發明專利]優化多向擾流強化換熱管

無效

• 申請號: 200910303772.1
• 申請日: 2009-06-28
• 公開（公告）號: CN101598516A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 董斌
• 申請（專利權）人: 董斌
• 主分類號: F28F1/34
• 分類號: F28F1/34;F28F13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種結構參數優化了的多向擾流強化換熱管，簡稱ODR管，亦稱優化雙向螺旋槽管、優化雙向螺紋管、優化雙螺紋管；主要應用于管式熱交換器中，如汽車EGR冷卻器、汽輪機凝汽器、冷油器、冷水器、加熱器等。

技術背景

管式熱交換器，如汽輪機凝汽器、汽車發動機EGR廢氣再循環冷卻器等擔負著能量回收與傳遞的重要角色，例如在火力發電廠的熱力循環中55％以上的能量是從凝汽器流失掉的，以中國為例，截至2008年底，全國火力發電裝機容量達到6.013億kW，年消耗標準燃煤10.11億噸，其中55.7％的能量從汽輪機凝汽器流失(冷源損失)，相當于流失標準燃煤5.63億噸，按市值計算折合人民幣3941億元，由此可見凝汽器節能的重要性，因此如何提高凝汽器等管式熱交換器的換熱效率一直是國內外學者、專家研究的課題。

汽輪機凝汽器、汽車EGR冷卻器等管式熱交換器中換熱管(亦稱冷凝管、冷卻管、加熱管等)為熱交換的核心部件，擔負著熱量傳遞與回收的重要角色，以往一般采用光管，但換熱效果欠佳；為了改善傳熱，有嘗試采用單向螺紋管(亦稱單向螺旋槽管)的，有在管內插入螺旋飄帶的，這些措施都不理想，后來出現多向擾流強化換熱管，使得凝汽器傳熱狀況有很大改觀，大量應用實例顯示多向擾流強化換熱管的整體傳熱性能超出普通管22％以上，特別是不銹鋼材料的多向擾流強化換熱管，其總體傳熱系數超出了導熱系數很高的銅合金管，不銹鋼材料的多向擾流強化換熱管的應用成功地解決了不銹鋼光管應用于凝汽器存在的傳熱能力差、易結垢(特別是微生物垢)、薄壁管抗振性差的問題，從經濟性、安全性、可靠性方面徹底超越銅合金管，不銹鋼材料的多向擾流強化換熱管的應用使銅合金管在凝汽器中的應用成為歷史。

多向擾流強化換熱管出現后，存在著對其結構參數進行優化的艱巨任務，因為多向擾流強化換熱管的螺旋線頭數、螺旋升角、螺旋槽深、螺旋槽形狀等不僅對傳熱性能的高低影響很大，而且對發揮多向擾流強化換熱管的抗污垢特性、抗振特性都有影響。本發明就是針對多向擾流強化換熱管的螺旋線頭數、螺旋升角、螺旋槽深、螺旋槽形狀提出優化方案。

發明內容

本發明針對多向擾流強化換熱管的螺旋線頭數T、螺旋升角α、螺旋槽深度e、螺旋槽形狀、兩端光滑段長度L等進行理論優化計算與實驗修正，提出一種獲得最佳總體傳熱性能、相對低的流動阻力、足夠的抗振性能、優異的抗污垢能力、良好安裝效果的總體最佳方案。根據理論計算及實驗結果，右旋螺旋槽和左旋螺旋槽的最佳頭數各為三頭，即最佳方案為三條右旋螺旋槽1、3、5與三條左旋螺旋槽2、4、6構成網狀螺旋槽(圖4)；螺旋升角α的最佳范圍為30度至60度(圖4)；螺旋槽的深度e的最佳范圍為0.2-0.8mm(圖5)；螺旋槽的最佳截面形狀為圓弧過渡的V形(圖5)；兩端光滑段長度L的最佳范圍為50-200MM。

有益效果

本發明通過優化多向擾流強化換熱管的螺旋槽頭數、螺旋升角α、螺旋槽深度e及螺旋槽截面形狀，能使多向擾流強化換熱管的總體傳熱系數、流動阻力、抗振性能、抗污垢能力等綜合性能取得最佳平衡，使傳熱能力提升帶來的節能收益減去流動阻力增加產生的功耗后的收益最大化，并使管子具有足夠的抗振剛度及優異的抗污垢性能。

附圖說明

圖1為管子外觀視圖。

圖2為管子端部視圖。

圖3為管子縱剖面視圖。

圖4為管子展開后的外表面視圖。

圖5為螺旋槽截面視圖。

具體實施方式

本發明優化多向擾流強化換熱管的螺旋槽頭數、螺旋升角α、螺旋槽深度e及螺旋槽截面形狀，可采用具有三輥刀的螺旋槽管輥軋機(另申請實用新型專利并被受理)輥軋的方式，通過調整輥刀與管子軸線間的夾角而得到相應的螺旋升角α，通過進刀量控制螺旋槽深度e，通過刀具的形狀控制螺旋槽截面形狀，通過進刀與退刀位置控制光滑段長度L。