[發明專利]一種被動式增強流體湍流效應的狹窄式通道

有效

• 申請號: 201810133843.7
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108443274B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 坎標;高運;丁建寧;徐盛松;顧迪
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: F15D1/00
• 分類號: F15D1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種被動式增強流體湍流效應的狹窄式通道,所述的通道截面的寬為6～20mm，高度為1～3mm,通道的上下兩個內壁上分別具有高粗糙度區和低粗糙度區,所述的高粗糙度區、低粗糙度區與通道軸線成45度的間隔條紋分布，且兩相對內壁面上的條紋分布方向正交。本發明沒有使用平動或轉動部件，方法安全可靠；采用被動式增強流體湍流效應的方法，不需要外界輔助動力，僅依靠流體自身動能來增強湍流效應和狹窄通道內的擾動，可用于狹窄通道的換熱、混合、管道清理等領域。

技術領域

本發明涉及流體湍流技術領域，尤其是一種被動式增強流體湍流效應的狹窄式通道。

背景技術

湍流由于增強了流體無序運動，常被用于流質混合、管道清理、增強換熱等場合。而對于狹窄通道而言，其等效水力直徑較小，雷諾數也較小，因此理論上不容易形成湍流，而如何在狹窄通道內制造出湍流也成為一個技術難題。專利CN107198977A公開的一種紊流混合器，利用螺旋形擾流片、紊流混合孔道、紊流混合室等特殊結構使管道內流體形成紊流，以實現在短時間內對流體的均勻混合；專利CN104613800A提供了一種內擾流外翅片紊流超導熱管,該內擾流外翅片紊流超導熱管及換熱裝置，以內擾流片外翅片紊流超導熱管為換熱元件制造的換熱裝置，提高了熱管的綜合性能。然而，狹窄通道由于空間的局限性，很難利用擾流片、螺旋片等結構來產生湍流。因此，要增強狹窄通道內流體的湍流效應就需要采用新的原理和方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為了克服現有技術中之不足，本發明提供一種有效提高管內流體湍流效應的被動式增強流體湍流效應的狹窄式通道。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種被動式增強流體湍流效應的狹窄式通道,所述的通道截面的寬為6～20mm，高度為1～3mm,通道的上下兩個內壁上分別具有高粗糙度區和低粗糙度區,所述的高粗糙度區、低粗糙度區與通道軸線成45度的間隔條紋分布，且兩相對內壁面上的條紋分布方向正交。

優選地，所述的高粗糙度區的粗糙度數值在0.05～0.1mm，低粗糙度區的粗糙度數值在0.01～0.04mm。

進一步地，為更好地提高湍流效應，所述的高粗糙度區和低粗糙度區呈幾何互補圖形，高粗糙度區和低粗糙度區的區域大小、位置及朝向滿足隨機分布規律或規則幾何圖樣。

本發明的有益效果是：本發明沒有使用平動或轉動部件，方法安全可靠；采用被動式增強流體湍流效應的方法，不需要外界輔助動力，僅依靠流體自身動能來增強湍流效應和狹窄通道內的擾動，可用于狹窄通道的換熱、混合、管道清理等領域。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是通道入口速度v與湍流強度k的關系圖。

圖中：1.上玻璃塊2.左玻璃塊3.下玻璃塊4.右玻璃塊5.低粗糙度區6.高粗糙度區

具體實施方式

現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。

如圖1所示的一種被動式增強流體湍流效應的狹窄式通道，所述的通道截面的寬為6～20mm，高度為1～3mm,通道的上下兩個內壁上分別具有高粗糙度區和低粗糙度區,所述的高粗糙度區的粗糙度數值在0.05～0.1mm，低粗糙度區的粗糙度數值在0.01～0.04mm。

所述的高粗糙度區、低粗糙度區與通道軸線成45度的間隔條紋分布，且兩相對內壁面上的條紋分布方向正交。

同時，所述的高粗糙度區和低粗糙度區呈幾何互補圖形，高粗糙度區和低粗糙度區的區域大小、位置及朝向滿足隨機分布規律或規則幾何圖樣，以達到進一步提高湍流效應的目的。