[發明專利]一種新型變截面相間螺旋扭曲換熱管

在審

• 申請號: 201610151578.6
• 申請日: 2016-03-17
• 公開（公告）號: CN105651094A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 王定標;韓勇;張燦燦;向颯;張歡;許陽陽;廉鼎元;朱有健
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: F28F1/08
• 分類號: F28F1/08;F28F13/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種新型變截面相間螺旋扭曲換熱管，屬于強化換熱技術領域。

背景技術

換熱器在國民經濟的各行各業有著廣泛的應用，是能源、石油、化工、冶金、動力、輕工業、食品乃至航空航天行業中最常見的設備之一，它是開發二次能源，實現熱回收節約能源耗散的重要設備；目前，管殼式換熱器由于其流量大、壓降損失小以及操作壓力高而被廣泛應用；工程應用中的管殼式換熱器的換熱管都使用光管，工作流體在光管內的湍流效果差，造成換熱效果不明顯，換熱效率不高的缺點；管殼式換熱器一般運行周期較長，流體內雜質等污垢沉積，容易堵塞，影響設備的效率，尤其是大型的管殼式換熱器的換熱管道結垢，會形成堵塞，這不但影響換熱效果，而且影響整個工藝流程的運行。

發明內容

針對以上所述問題，本發明提供了一種新型變截面相間螺旋扭曲換熱管，其優點在于，工作介質在管內流動換熱時湍流程度高、換熱系數高、不易結垢。

本發明涉及的新型變截面相間螺旋扭曲換熱管是由進口段[1]、橢圓形直管段1[2]、橢圓形直管段2[3]、變截面段1[4]、變截面段2[5]、出口變截面段[6]、出口段[7]、圓形直管段[8]、逆時針螺旋扭曲段[9]、順時針螺旋扭曲段[10]、進口變截面段[11]周期性交替連接而成；該新型變截面相間螺旋扭曲換熱管中，流體隨著管壁形狀從圓到橢圓再到圓的周期性交替變化，產生了周期性加速和減速交替的流動變化，增加了流動的湍流效應；流體隨著順時針螺旋扭曲段和逆時針螺旋扭曲段的周期性交替變化，產生了交替變化的螺旋流動，這種流動促使在管壁附近形成了相切于流動方向的二次流，這種二次流現象更增加了流體的湍流效應；在該新型變截面相間螺旋扭曲換熱管中，兩種流動現象進行了疊加，這對流體壁面邊界層和污垢層產生很強的破壞作用，使換熱系數提高而且不易結垢；該新型變截面相間螺旋扭曲換熱管的進口段[1]、出口段[6]和圓形直管段[8]都與現行換熱器通用標準相一致，所以，該新型變截面相間螺旋扭曲換熱管很強的通用性，具有較好的發展前景和廣泛的實際應用價值。

附圖說明

圖1新型變截面相間螺旋扭曲換熱管的結構示意圖；

圖中：1—進口段，2—橢圓形直管段1，3—橢圓形直管段2，4—變截面段1，5—變截面段2，6—出口變截面段，7—出口段，8—圓形直管段，9—逆時針螺旋扭曲段，10—順時針螺旋扭曲段，11—進口變截面段。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。

本發明的實施方式如下：流體由進口段[1]進入該新型變截面相間螺旋扭曲換熱管中，流體經過該新型變截面相間螺旋扭曲換熱管的進口變截面段1[11]、橢圓形直管段1[2]、順時針螺旋扭曲段[10]、橢圓形直管段2[3]、逆時針螺旋扭曲段[9]、變截面段1[4]、圓形直管段[8]和變截面段2[5]的周期性變化產生了周期性交替變化的螺旋流動和周期性加、減速交替流動的疊加流動形式，最終經過出口變截面段[6]，由出口段[7]流出該新型變截面相間螺旋扭曲換熱管。

該新型變截面相間螺旋扭曲換熱管通過改變流體在管道中的流動狀態來實現強化換熱技術；流體隨著進口變截面段[11]、變截面段1[4]變截面段2[5]和出口變截面段[6]的形狀從圓到橢圓再到圓的周期性交替變化，產生了周期性加速和減速交替的流動變化，增加了流動的湍流效應；流體隨著順時針螺旋扭曲段[10]和逆時針螺旋扭曲段[9]的周期性交替變化，產生了交替變化的螺旋流動，這種流動促使在管壁附近形成了相切于流動方向的二次流，這種二次流現象更增加了流體的湍流效應；在該新型變截面相間螺旋扭曲換熱管中，兩種流動現象進行了疊加，這對流體壁面邊界層和污垢層產生很強的破壞作用，使換熱系數提高而且不易結垢；該新型變截面相間螺旋扭曲換熱管的進口段[1]、出口段[6]和圓形直管段[8]都與現行管殼式換熱器通用標準相一致，該新型變截面相間螺旋扭曲換熱管與管殼式換熱器具有很強的通用性，有較好的發展前景和廣泛的實際應用價值。