[實用新型]一種異形橫紋強化傳熱管

有效

• 申請號: 201520977111.8
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN205119907U
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 杜娟;洪宇翔;陳彥穎;譚振林
• 申請（專利權）人: 麗水學院
• 主分類號: F28F1/42
• 分類號: F28F1/42
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 張健

技術領域

本實用新型屬于機械設備技術領域，用于管殼式換熱器強化傳熱，涉及一種異形橫紋強化傳熱管。

背景技術

管殼式換熱器由于可靠性高、結構簡單、耐高溫、耐高壓及實施方式簡單等特點，普遍應用于石油、化工、冶金、動力及能源等眾多工業領域中，在節能減排方面發揮了不可替代的作用。傳統管殼式換熱器多采用光管，光管傳熱效率低，很多情況下無法完成換熱任務，采用傳熱強化技術可以提高光管的傳熱效率或減少換熱管金屬用量，提高了能量利用效率或節省了材料。按其是否需要外功，傳熱強化技術分為有源強化與無源強化兩種類型，其中無源強化技術由于可靠性強、不需要外功，操作方式簡單，而更為廣泛應用。橫紋管作為一種工業常用的典型無源強化傳熱技術，由于結構簡單、性能穩定等優點，在工業中應用廣泛。橫紋管的強化傳熱機理為在管壁橫肋附近形成橫向渦，通過提高近壁區的湍流程度，擾動邊界層，從而強化傳熱，但在靠近管壁區會產生流動分離，形體阻力較大，導致壓降損失較大，使傳熱綜合性能提升幅度受限。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種異形橫紋強化傳熱管，解決了現有橫紋管中存在的形體阻力大、渦流不可控、傳熱綜合性能提升幅度受限的問題。

本實用新型所采用的技術方案是，一種異形橫紋強化傳熱管，在光管管壁外表面橫向均勻平行設置有內凹的圓弧槽，圓弧槽對應的管壁內表面為凸起的圓肋，并且在每個凸起的圓肋頂部設置一道環形凹陷的外凸凸起。

本實用新型的異形橫紋強化傳熱管，其特征還包括：

所述的外凸凸起的高度為0.2～1.5mm，外凸凸起的寬度為1～2.5mm，相鄰圓弧槽間距為6～15mm，圓弧槽深度為0.5～2mm，圓弧槽口沿寬度為2～5mm。

所述的外凸凸起是連續的圓環，或是斷續的圓環形狀。

本實用新型的有益效果是，該傳熱管為一次表面強化，通過在光管表面軋制形成橫向的肋紋，該肋紋在管外體現為內凹的圓弧槽，在管內體現為凸起的圓肋，然后再在凸起的圓肋上反向軋制或施以作用力，使凸起的圓肋在頂部凹陷進去一定高度的圓弧，從而形成外凸型的異形橫紋管。該傳熱管為雙面強化管，不但可用于管內的強化，也可以用于管外的強化，加工方便、低阻高效、傳熱綜合性能更佳，可用于現有橫紋管的加工升級。

本實用新型的有益效果，具體體現在以下方面：

1)傳熱性能好

傳統橫紋管在肋的背風面存在流動分離與回流，傳熱速率受到抑制，阻力也相應增加，考慮不同幾何結構對流動與傳熱的影響，控制流動分離對提高傳熱速率顯得尤為有意義。本實用新型提出了一種異形橫紋強化傳熱管，結合外凸凸起的特殊結構，通過渦流調控，壓縮回流渦，降低形體阻力，同時，外凸凸起在管內橫肋換熱面上還可以提高局部傳熱速率，相對于傳統的橫紋管，具有低阻高效的特點。

2)適用工況廣

本實用新型不僅適用于湍流的強化傳熱，也可以適用于層流、過渡流的強化傳熱；不僅適用于強制對流，亦適用于自然對流，不但可用于管內強化，亦可用于管外強化。

3)使用靈活

本實用新型傳熱綜合性能是可控的，調整的結構參數主要包括肋紋的肋高、肋寬、節距及外凸凸起高度和外凸凸起寬度，這些結構參數直接影響著管內橫向渦的強度及面積區域；通過結構優化，可以降低阻力，提高傳熱速率，以便達到最佳的傳熱綜合性能。

4)制造方便

通過在光管表面軋制形成橫向的肋紋，然后再在凸起的圓肋上反向軋制或施以作用力，使凸起的圓肋在頂部凹陷進去一定高度的圓弧，從而形成外凸型的異形橫紋管。該異形橫紋管加工方便，簡單可靠，可用于已有管殼式換熱器管內傳熱性能的提高，也可用于新型換熱器的設計。

附圖說明

圖1為本實用新型異形橫紋管的軸測圖；

圖2為本實用新型異形橫紋管的左視圖；

圖3為本實用新型異形橫紋管的俯視圖；

圖4為傳統橫紋管的二維截面圖；

圖5為本實用新型異形橫紋管的二維截面圖。

圖中，1.光管，2.圓弧槽，3.圓肋，4.外凸凸起。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型進行詳細說明。