[發(fā)明專利]一種適用于換熱管的片狀渦發(fā)生器插入結(jié)構(gòu)及換熱管

有效

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• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN108050875B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設計）人: 劉偉;劉鵬;劉志春;楊金國
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學
• 主分類號: F28F1/40
• 分類號: F28F1/40;F28F13/12
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發(fā)明屬于強化換熱相關技術領域，其公開了一種適用于換熱管的片狀渦發(fā)生器插入結(jié)構(gòu)及換熱管，所述片狀渦發(fā)生器插入結(jié)構(gòu)包括中心支撐桿及多個以預定距離間隔設置在所述中心支撐桿上的擾流組件，所述中心支撐桿處于使用狀態(tài)時，其收容于管體內(nèi)，且所述中心支撐桿的中心軸與所述管體的中心軸重合；所述擾流組件包括兩組薄片插入件，兩組所述薄片插入件分別沿相反的兩個方向傾斜設置，兩個相反的方向分別為正向及方向，且正向傾斜設置的所述薄片插入件與反向設置的所述薄片插入件繞所述中心支撐桿交叉設置；每組薄片插入件包括多個繞所述中心支撐桿均勻排布的薄片插入件。本發(fā)明通過正反傾斜設置的薄片插入件提高了換熱效果，降低了流動沿程阻力。

技術領域

本發(fā)明屬于強化換熱相關技術領域，更具體地，涉及一種適用于換熱管的片狀渦發(fā)生器插入結(jié)構(gòu)及換熱管。

背景技術

換熱管是石油、化工、能源、動力、冶金等工業(yè)換熱器設備中的重要換熱單元。在能源短缺與危機背景下，工業(yè)發(fā)展要求節(jié)能降耗。采用強化傳熱技術是解決傳統(tǒng)光滑換熱管效能低下問題的重要手段。

管內(nèi)強化傳熱技術一般有以下兩種：一種是基于換熱管表面的強化傳熱技術，如螺紋槽管、波紋管等異型管，它們主要是通過管壁面的不同結(jié)構(gòu)擾動流體，破壞管壁附近流體邊界層，實現(xiàn)強化換熱的目的。另一種是基于管內(nèi)流體的強化傳熱技術，如螺旋紐帶、螺旋線圈、螺旋片等管內(nèi)插入物，它們通過在管內(nèi)對流體進行擾動或者混合，使流體區(qū)域溫度更加均勻，減薄熱邊界層，實現(xiàn)強化換熱的目的。后者具有加工制造簡單，裝卸方便，性能提升顯著等優(yōu)點，尤其適合舊工業(yè)體系中老式換熱器的升級改造，同時不必額外增加升級費用，節(jié)省了投資。但是，插入物在強化換熱行性能的同時，顯著增加了沿程阻力，使得強化換熱綜合性能提升受限。相應地，本領域存在著發(fā)展一種阻力較小且強化換熱綜合性能較好的插入結(jié)構(gòu)及換熱管。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種適用于換熱管的片狀渦發(fā)生器插入結(jié)構(gòu)及換熱管，其基于現(xiàn)有插入物擾動混合流體的特點，研究及設計了一種適用于換熱管的片狀渦發(fā)生器插入結(jié)構(gòu)及換熱管。所述片狀渦發(fā)生器插入結(jié)構(gòu)采用將薄片插入件正向與反向傾斜布置的布置方式，正向傾斜布置的薄片插入件將管體中心的流體引向管壁并補充到反向薄狀插入件的背面；同時，反向傾斜布置的薄片插入件將管壁面附近的流體引向管體中心并補充到正向薄片插入件的背面，從而使得管體內(nèi)的流體實現(xiàn)快速且充分的交換及混合，同時使得流體在管體內(nèi)形成多個縱向渦，以實現(xiàn)更加理想的換熱。此外，正向與反向傾斜布置的薄片插入件相互組合以防止薄片插入件背面出現(xiàn)回流渦，導致流動阻力的增加，由此獲得優(yōu)異的綜合換熱性能及較高的設備經(jīng)濟性。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種適用于換熱管的片狀渦發(fā)生器插入結(jié)構(gòu)，其特征在于：

所述片狀渦發(fā)生器插入結(jié)構(gòu)包括中心支撐桿及多個以預定距離間隔設置在所述中心支撐桿上的擾流組件，所述中心支撐桿處于使用狀態(tài)時，其收容于管體內(nèi)，且所述中心支撐桿的中心軸與所述管體的中心軸重合；

所述擾流組件包括兩組薄片插入件，兩組所述薄片插入件分別沿相反的兩個方向傾斜設置，兩個相反的方向分別為正向及方向，且正向傾斜設置的所述薄片插入件與反向設置的所述薄片插入件繞所述中心支撐桿交叉設置；每組薄片插入件包括多個繞所述中心支撐桿均勻排布的薄片插入件。

進一步地，所述薄片插入件與所述中心支撐桿之間形成有夾角，所述夾角為銳角。

進一步地，所述夾角為30°或者45°。

進一步地，所述預定距離為p，其中，2D≤p≤5D，D為所述管體的內(nèi)徑。

進一步地，所述薄片插入件包括薄片及連接桿，所述連接桿的一端連接于所述薄片的一端，另一端連接于所述中心支撐桿。

進一步地，所述薄片的中心軸與所述中心支撐桿的中心軸重合。