[實(shí)用新型]連續(xù)軋紋強(qiáng)化傳熱鋼管

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020615572.8
• 申請(qǐng)日: 2010-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201852508U
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜文俊;徐雄冠;鄧凱翔;周興東;江磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: BAC大連有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F28F1/40
• 分類(lèi)號(hào): F28F1/40;F28F1/12
• 代理公司: 大連星海專(zhuān)利事務(wù)所 21208
• 代理人: 于忠晶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱交換設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及傳熱管。

背景技術(shù)

熱交換器在石油、化工、電力及冶金制造等工業(yè)領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，尤其以管式換熱設(shè)備作為間壁換熱過(guò)程的主要形式，文獻(xiàn)中介紹的高效換熱管將有近百種，但能夠廣泛應(yīng)用的強(qiáng)化傳熱管卻相對(duì)較少。尤其對(duì)管內(nèi)換熱過(guò)程的強(qiáng)化，不但要考慮傳熱系數(shù)的提高，而且還要考慮阻力系數(shù)的增加。對(duì)銅材質(zhì)的換熱管，由于其質(zhì)地較軟，可加工成各種內(nèi)微翅、軋槽管、螺紋或波節(jié)等強(qiáng)化管；碳鋼和不銹鋼管主要以螺紋管、波節(jié)管等異型結(jié)構(gòu)來(lái)提高換熱效率。提高管內(nèi)的對(duì)流換熱效率，通常采用降低邊界層厚度，提高低流速下的湍流程度，改變?cè)械乃俣群蜏囟葓?chǎng)分布情況；而對(duì)于制冷劑蒸發(fā)或冷凝過(guò)程，石油化工生產(chǎn)過(guò)程中的有機(jī)蒸氣或混合蒸氣冷凝過(guò)程，采用內(nèi)微肋管或溝槽管在相同當(dāng)量面積條件下，可提高換熱系數(shù)30～80%。其強(qiáng)化機(jī)理主要有以下幾方面，（1）增加了換熱面積；（2）對(duì)流動(dòng)邊界層的擾動(dòng)，減小邊界層厚度，改變對(duì)流傳熱溫度梯度；（3）在表面張力作用下，冷凝液聚集在溝槽內(nèi)，平均冷凝液膜厚度減薄，降低液膜導(dǎo)熱熱阻；（4）蒸發(fā)氣化過(guò)程，形成核態(tài)沸騰溫差降低，增加傳熱推動(dòng)力。由于微肋結(jié)構(gòu)主要作用于邊界層的層流底層，對(duì)流動(dòng)過(guò)程阻力增加相對(duì)較小，所以實(shí)際應(yīng)用較多。但是受加工工藝限制，強(qiáng)化管材質(zhì)更多局限于銅管和鋁管，而碳鋼和不銹鋼管應(yīng)用相對(duì)較少。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型針對(duì)上述不足問(wèn)題，提供一種連續(xù)軋紋強(qiáng)化傳熱鋼管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，兼具有材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性，傳熱效果佳。

本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：連續(xù)軋紋強(qiáng)化傳熱鋼管，其特征是：換熱管為不銹鋼或碳鋼管，換熱鋼管連通進(jìn)水管和出水管，換熱鋼管帶有內(nèi)軋紋溝槽或外軋紋溝槽。

所述溝槽是V型或梯形溝槽。

所述溝槽之間平行或不同方向交叉布置。

所述溝槽深度為0.2～0.5mm，寬度為1～2mm，溝槽之間的間距為5～20mm。

本實(shí)用新型在碳鋼管或不銹鋼管內(nèi)壁或外壁設(shè)置溝槽結(jié)構(gòu)，溝槽深度、寬度及間距等實(shí)際應(yīng)用可根據(jù)換熱介質(zhì)的物性，選擇不同結(jié)構(gòu)的內(nèi)軋紋結(jié)構(gòu)或外軋紋結(jié)構(gòu)。用于蒸發(fā)式冷凝器時(shí)，冷凝液在表面張力作用下，一部分沿溝槽內(nèi)流動(dòng)到換熱管底部，由于減薄了溝槽邊緣的冷凝液膜厚度，降低了冷凝液膜的平均熱阻，而且由于粗糙溝槽對(duì)混合氣層流底層起到擾流作用，加速了氣體在邊界層內(nèi)的對(duì)流傳質(zhì)過(guò)程，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的熱質(zhì)傳遞有明顯強(qiáng)化作用，提高了管內(nèi)冷凝傳熱系數(shù)。用于蒸發(fā)器及流體冷卻器換熱管，溝槽部分可以增加換熱表面工質(zhì)氣化核心，降低液膜的氣化溫差,提高了管外沸騰傳熱系數(shù)。

本實(shí)用新型具有加工方便、運(yùn)行高效、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，可應(yīng)用于蒸發(fā)、冷凝或對(duì)流換熱設(shè)備中，應(yīng)用廣泛，產(chǎn)品換熱效率高。?

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖（V形內(nèi)軋紋）。

圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖（梯形內(nèi)軋紋）。

圖3是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖（V形外軋紋）。

圖4是本實(shí)用新型軋紋管展開(kāi)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不局限于具體實(shí)施例。

實(shí)施例1：如圖2所示，為氟利昂制冷工質(zhì)的制冷系統(tǒng)生產(chǎn)蒸發(fā)式及流體冷卻器用連續(xù)內(nèi)軋紋換熱管1，盤(pán)管內(nèi)工質(zhì)為水平流動(dòng)方向，軋紋管梯形溝槽3尺寸：寬度為1mm,深度為0.3mm,溝槽間隔為3mm,冷凝液在表面張力作用下，一部分沿溝槽內(nèi)流動(dòng)到換熱管底部，由于減薄了溝槽邊緣的冷凝液膜厚度，降低了冷凝液膜的平均熱阻，提高了管內(nèi)冷凝傳熱系數(shù)。

實(shí)施例2：氟利昂制冷工質(zhì)的制冷系統(tǒng)滿(mǎn)液式蒸發(fā)器及流體冷卻器換熱管，采用如圖3、4所示的外軋紋碳鋼管4，V形軋紋溝槽2，深度0.2mm,溝槽間隔5mm,溝槽為平行布置，傾斜夾角為15°，軋紋后鋼帶翻轉(zhuǎn)，經(jīng)卷曲焊接，形成外軋紋溝槽管，溝槽部分可以增加換熱表面工質(zhì)氣化核心，降低液膜的氣化溫差,提高了管外沸騰傳熱系數(shù)。

實(shí)施例3：含不凝氣的甲醇蒸氣冷凝系統(tǒng)蒸發(fā)式冷凝器及流體冷卻器采用如圖1、4所示的不銹鋼內(nèi)軋紋換熱盤(pán)管1，經(jīng)連續(xù)制管線(xiàn)生產(chǎn)的內(nèi)軋紋表面，V形軋紋溝槽2的規(guī)格：寬為0.8mm,溝槽深度為0.3mm,溝槽間距為2mm,經(jīng)卷曲焊接生產(chǎn)內(nèi)軋紋溝槽管，冷凝液膜沿溝槽流到水平管底部，受流速剪切力作用內(nèi)表面主要冷凝面液膜厚度降低，而且由于粗糙溝槽對(duì)混合氣層流底層起到擾流作用，加速了甲醇?xì)怏w在邊界層內(nèi)的對(duì)流傳質(zhì)過(guò)程，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的熱質(zhì)傳遞有明顯強(qiáng)化作用。