[實用新型]內螺旋外交叉隧道雙面強化沸騰傳熱管

有效

• 申請號: 201420527104.3
• 申請日: 2014-09-12
• 公開（公告）號: CN204202459U
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 龍新峰;陳莉
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F28F1/42
• 分類號: F28F1/42
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及一種強化傳熱管，具體涉及一種可同時大幅度提高管外沸騰傳熱和管內對流傳熱膜系數，且具有一定抗結垢能力的內螺旋外交叉隧道雙面強化沸騰傳熱管。

背景技術

管殼式換熱器是目前應用最為廣泛的一種換熱器，普遍應用于能源動力、石油化工、制藥、冶金等工業領域，其投資占總設備投資的比率可達到35％以上，因而采用強化傳熱原理對管殼式換熱器進行設計、改進就成為節能、提高設備利用率和可用率的關鍵。其中，設計出高效的傳熱管——管殼式換熱器的基本換熱元件，是實現換熱器高效換熱的主要途徑。

強化管外沸騰傳熱可以針對影響沸騰傳熱效率的各種因素采取不同的措施，其中較為普遍的是改變傳熱管加熱面的粗糙狀態(程立新，陳聽寬.沸騰傳熱強化技術及方法[J].化工裝備技術，1999，20(1)：30-34)，以形成更多的汽化核心，增加氣泡產生的概率，達到強化沸騰傳熱的效果。基于這一理念，一批新型高效的強化傳熱管被開發了出來，有的也申請了專利，如現在較常見的有多孔表面換熱管、T形翅片管和低肋管。每種強化傳熱管都有與之相對應的強化傳熱機理，并有其相應的應用范圍。多孔表面換熱管(廖麗華，董清波，申傳文，白爾義，汪志娟.鋁多孔表面換熱管強化沸騰換熱的研究及其工業應用[J].化工裝備技術，2003，24(1)：27-30)是在加熱面表面覆蓋金屬粉末多孔層，與光滑管相比，其沸騰傳熱膜系數可增大5～6倍，但是此類換熱管加工工藝復雜，成本較高，換熱器的投資比起光滑管也大幅度地提高了。T形翅片管(羅國欽，陸應生，莊禮賢，鄧頌九.T形翅片管沸騰傳熱特性的研究[J].高校化學工程學報，1989，3(2)：56-62)與光滑管相比較，其沸騰傳熱系數和臨界熱負荷有了顯著提高，且加工極為簡便，但是T形翅片管起始沸騰階段存在嚴重的沸騰滯后現象,該滯后現象的存在大大影響了其強化性能的發揮。低肋管結構簡單，易加工，其沸?騰傳熱膜系數高于光滑管但低于T形翅片管[3]，且不同條件下達到最佳強化效果的管的幾何參數往往不同(董靚，張洪濟，程俊國.低助管幾何參數對沸騰傳熱的影響及其優化[J].重慶大學學報，1990，13(1)：35-41)，這給實際應用帶來了很大不便。上述幾種傳熱管對提高管外沸騰傳熱系數均有一定的效果，尤其是T形翅片管，其傳熱性能可接近或甚至超過E管的水平。但是它們僅能作到管外側單側的強化傳熱，存在不能強化管內對流傳熱系數方面的不足，這在一定程度上也限制了它們在某些方面的工業應用，如管內為低粘度液體、管外為高粘度、高沸點液體間的換熱場所。

發明內容

本發明的目的在于避免上述背景技術中提及的在某些場所，現有傳熱管的不足，而提供一種內螺旋外交叉隧道雙面強化沸騰傳熱管，可同時大幅度提高管外沸騰傳熱和管內對流傳熱膜系數，且具有一定抗結垢能力的雙面強化傳熱管，直接滿足當今及未來設計對于高粘性、高沸點換熱器中傳熱管的設計要求。

本發明的目的至少通過如下技術方案之一實現。

一種內螺旋外交叉隧道雙面強化沸騰傳熱管，包括傳熱管基體，傳熱管基體內表面設有內螺旋溝槽，內螺旋溝槽沿內表面呈螺旋狀分布，螺旋軸線與傳熱管軸線同軸；熱管基體外表面設有沿管軸成螺旋分布的多個肋片；所述的肋片彼此獨立，構成整個傳熱管壁外表面的三維擴展曲面；所述的內螺旋溝槽、肋片與傳熱管基體為一體化結構，無接觸熱阻。

進一步優化實施的，所述的傳熱管基體外表面的肋片是由從管端面開始，左旋弓形截面螺旋溝槽與右旋弓形截面螺旋溝槽相互交叉自然成型的，肋片的軸向間距為30～50mm，肋片高度為3.0～8.0mm。

進一步優化實施的，所述傳熱管基體內表面的內螺旋溝槽為左旋或右旋，溝槽的螺旋角θ的取值為65°～85°，其導程即螺距d為15～25mm，槽深b＝1.5mm～4.5mm。

進一步優化實施的，形成所述肋片的左旋弓形截面螺旋溝槽的螺距與右旋弓形截面螺旋溝槽的螺距相等或不相等，弓形截面螺旋溝槽的螺距c＝30～50mm，

弓形截面的直徑Φ＝4.0～10mm，弓形截面螺旋溝槽深e＝3.0～8mm。

進一步優化實施的，所述的肋片外形體積相等或不相等，但是肋片的高度?相等，肋片的高度h與弓形截面螺旋溝槽深e相同。

進一步優化實施的，所述的傳熱管基體內螺旋溝槽的軸向截面形狀是半圓形、倒三角形中的一種。

進一步優化實施的，所述的肋片與管外壁面垂直，與管軸線的夾角為75°～88°，并沿軸線方向成螺旋狀排列。

進一步優化實施的，傳熱管的材質包括黃銅、紫銅、軟質鋁或軟合金材料。