可調節換熱性能和壓降的插入件式換熱管的製作方法
2023-04-26 00:45:21 1
專利名稱：可調節換熱性能和壓降的插入件式換熱管的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及插入件式換熱管，尤其涉及可調節換熱性能和壓降的插入件式換熱管。
背景技術：
換熱器作為一種不同介質間熱交換的通用工藝設備，廣泛應用於石油、化工、冶 金、輕工、製藥、能源等工業生產中，其性能的改進與提高都會帶來明顯的節能降耗效果。管 內插入物技術是最方便的一種強化換熱技術，扭帶也是一種常用的插入物。圓管內插入扭 帶後，使圓管的水力直徑減小，同時扭帶的厚度將使管內平均流速增大，流體被迫產生旋轉 流動和二次流，這是一種強制漩渦和軸向流動疊加而成的運動，可產生連續不斷的渦流，在 離心力作用下使管中心流體和壁面邊界層流體充分混合，減薄層流底層，使壁溫降低，並使 軸向速度場均勻化，達到強化傳熱的效果。現在常見的換熱管插入件，整個插入件都採用螺旋狀的扭帶，這會造成流體流過 換熱管時壓力損失較大，而對於換熱器除了應具有良好的換熱性能外，還必須具有較小的 流體流動阻力，而現有的插入件式換熱器都注重於換熱性能的提高，而忽視了流動阻力的 增加，不能做到換熱性能強化和流動阻力增加的良好匹配。同時，現有插入件式換熱管不具 有換熱性能和壓降調節功能，不能滿足某些需要較低壓降和較高換熱性能的特殊場合，特 別是現有工藝系統需要較低壓降和較高換熱性能的換熱器使用的場合。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種可兼顧流體流速 和換熱性能、具有最優綜合換熱效果的可調節換熱性能和壓降的插入件式換熱管。為解決上述技術問題，本實用新型採用以下技術方案一種可調節換熱性能和壓降的插入件式換熱管，包括管體和置於管體中的插入 件，所述插入件由直段和螺旋段組成，所述直段置於管體的入口段，所述螺旋段置於管體的 出口段。所述直段的長度佔插入件總長的10% 40%。與現有技術相比，本實用新型的優點在於本實用新型的可調節換熱性能和壓降的插入件式換熱管中的插入件由直段和螺 旋段組成，當流體流入管體時，流動熱邊界層有一個從零開始增長到匯合於管體中心線的 過程，在管體的入口段，其熱邊界層較薄，局部表面傳熱係數比充分發展段高，將插入件的 直段置於管體的入口段，充分利用了管道入口段熱邊界層較薄，局部表面傳熱係數較大的 特點，使換熱管壓降增加較小的基礎上具有良好的換熱性能，同時，插入件的直段使得管體 的水力直徑減小，從而導致換熱係數有所增大，並且壓力損失也不大；在管體的出口段熱 邊界層較厚，將插入件的螺旋段置於管體的出口段，使得流體產生一個切向速度分量，其流 動速度增大，尤其是靠近管體壁面處，使壁面處剪切應力增大、由二次流導致的流體混合增
3強，換熱效果得到增強。本實用新型的由兩種結構結合而成的插入件，可以在換熱器流動阻 力增加較小的情況下使換熱性能得到顯著提高，且結構簡單、應用範圍廣，具有很高的經濟 實用性和推廣價值。通過改變插入件的直段和螺旋段的長度比例，可調節換熱管的換熱性 能和壓降，使換熱器的綜合換熱效果達到最優，提高能源利用率。本實用新型的可調節換熱 性能和壓降的插入件式換熱管結構簡單、便於製作、裝拆方便、生產成本低。
圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是本實用新型中插入件的結構示意圖。圖中各標號表示1、管體；2、插入件；21、直段；22、螺旋段。
具體實施方式
圖1和圖2示出了本實用新型的一種可調節換熱性能和壓降的插入件式換熱管實 施例，該換熱管包括管體1和插入件2，插入件2置於管體1中，插入件2由直段21和螺旋 段22組成，直段21置於管體1的入口段，螺旋段22置於管體1的出口段。當流體流入管 體1時，流動熱邊界層有一個從零開始增長到匯合於管體1中心線的過程，在管體1的入口 段，其熱邊界層較薄，局部表面傳熱係數比充分發展段高，將插入件2的直段21置於管體1 的入口段，充分利用了管道入口段熱邊界層較薄，局部表面傳熱係數較大的特點，使換熱管 壓降增加較小的基礎上具有良好的換熱性能，同時，插入件2的直段21使得管體1的水力 直徑減小，從而導致換熱係數有所增大，並且壓力損失也不大；在管體1的出口段熱邊界層 較厚，將插入件2的螺旋段22置於管體1的出口段，使得流體產生一個切向速度分量，其流 動速度增大，尤其是靠近管體1壁面處，使壁面處剪切應力增大、由二次流導致的流體混合 增強，換熱效果得到增強。採用直段21和螺旋段22這兩種結構結合而成的插入件2，可以 在換熱器流動阻力增加較小的情況下使換熱性能得到顯著提高，且結構簡單、應用範圍廣， 具有很高的經濟實用性和推廣價值。直段21的長度佔插入件2總長的10% 40%，本實 施例中為30%，通過改變插入件2的直段21和螺旋段22的長度比例，可調節換熱管的換熱 性能和壓降，使換熱器的綜合換熱效果達到最優，提高能源利用率。本實用新型的可調節換 熱性能和壓降的插入件式換熱管結構簡單、便於製作、裝拆方便、生產成本低。上述只是本實用新型的較佳實施例，並非對本實用新型作任何形式上的限制。雖 然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本實用新型。任何熟悉本領域 的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案範圍的情況下，都可利用上述揭示的技術內容 對本實用新型技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因 此，凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型技術實質對以上實施例所做 的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本實用新型技術方案保護的範圍內。
權利要求一種可調節換熱性能和壓降的插入件式換熱管，包括管體(1)和置於管體(1)中的插入件(2)，其特徵在於所述插入件(2)由直段(21)和螺旋段(22)組成，所述直段(21)置於管體(1)的入口段，所述螺旋段(22)置於管體(1)的出口段。
2.根據權利要求1所述的可調節換熱性能和壓降的插入件式換熱管，其特徵在於所 述直段(21)的長度佔插入件(2)總長的10% 40%。
專利摘要本實用新型公開了一種可調節換熱性能和壓降的插入件式換熱管，包括管體和置於管體中的插入件，所述插入件由直段和螺旋段組成，所述直段置於管體的入口段，所述螺旋段置於管體的出口段。該可調節換熱性能和壓降的插入件式換熱管可兼顧流體流速和換熱性能、具有最優綜合換熱效果。
文檔編號F28F13/12GK201653223SQ20102019027
公開日2010年11月24日 申請日期2010年5月14日 優先權日2010年5月14日
發明者姜建榮, 姜昌偉, 李行, 童永清 申請人:杭州美寶爐窯工程有限公司;長沙理工大學