一種強化傳熱的方法和蛇管式換熱器的製作方法

2023-05-01 05:44:31 1

專利名稱：一種強化傳熱的方法和蛇管式換熱器的製作方法
技術領域：
本發明是一種渦流強化傳熱的方法。屬換熱器技術。
近幾年各國對渦流強化傳熱的理論研究十分重視，但至今沒有完備和統一的理論，更未達到實用階段。目前各國大都以增大換熱面積，加大流速等方法強化傳熱過程。其缺點是金屬耗用多，設備投資大。專利號為90216105·9，名稱為「帶有螺旋線圈插入件的管式換熱器」的專利技術有一定實用價值，但換熱能力提高不大。綜觀現有換熱器存在的問題一是邊界層熱阻大，二是能場分布不利於傳熱。
本發明的目的在於克服現有技術存在的某個問題，並力圖從調整能場和破壞邊界層的角度，提供一種適用、高效的傳熱方法。本發明適用於氣-氣、氣-液、液-液間接換熱和汽-水直接換熱。適合於各種管式、板式換熱器。可同異形換熱管、板組成多種高效換熱器。本發明在航天、航空、能源、交通、石油、化工、食品、紡織、輕工、機械等行業應用廣泛。
本發明是一種強化傳熱的方法。其特徵是在換熱器需強化側斷續安放渦流激發器。渦流激發器由能場調整、渦流激發和定位三部分組成。能場調整部分位於主流區。其主要作用是改變主流區介質的流速和流向，產生一個沿流向的中心旋轉流;(或波狀流)降低主流區流速，提高外圍流速，把速度場調整成馬鞍形，並使速度的峰值處於激發區內。渦流激發區處於能場調整區的外圍，速度場的峰區和邊界層相連。其功能主要是使介質在此產生大量渦流。並在中心旋轉流離心力和橫向分速度的推動下，大量渦流衝擊並破壞邊界層，使邊界層對壁的傳導換熱變成渦流換熱。第三部分即定位部分主要是起固定支撐作用。渦流激發器用金屬絲、帶或其製品經多道工序加工而成。渦流激發器的結構、阻力大小、材質及尺寸均須根據介質性質、流速、溫度、電耗、換熱器結構要求等參數進行尋優比較，選取合理的最佳值。
本發明同現有技術相比，除具有加工工藝簡單、設備投資少、耗用金屬省、成本低、壽命長等優點外，換熱能力有了很大提高。大量汽-水間接換熱的實驗和幾十組數據表明換熱係數K跟蒸汽流速、溫度有關。一般提高數倍到十幾倍。在蒸汽壓力6kg/cm2，溫度200攝氏度時，K值增大30倍，有呈幾何級數增加之趨勢。
目前蛇管式換熱器多用蒸汽為熱源，加熱水、油等液體，其缺點是材料耗用多、能源浪費大。為克服上述缺點，採用本發明-渦流強化傳熱方法，在管內插入渦流激發器，然後將管彎曲成所需尺寸。實踐證明，最低可節材50%，節能70%。如大批生產，經濟效益和社會效益十分顯著。
圖一 是蛇管式換熱器示意圖
1、渦流激發器 2、紫銅管紫銅管2採用直徑20mm、壁厚1.5mm的管彎曲而成。渦流激發器1採用0.8mm紫銅絲做成異形螺旋線圈。每圈有3個指向中心的凸起，凸起高度接近管內徑R，詳見圖一。
權利要求
1.本發明是一種渦流強化傳熱的方法。其特徵是在需強化側插入渦流激發器。渦流激發器由能場調整、渦流激發和定位三部分組成。主要具備兩功能1、降低中心流速提高外圍流速、沿流向產生一個中心旋轉流或波狀流。2、激發並持續產生大量渦流、衝擊和破壞邊界層。渦流激發器用金屬絲、帶或其製品加工而成。其結構、阻力大小、材質及尺寸須根據多項有關參數優化。渦流激發器斷續安放於流道中效果更好。
2.蛇管式換熱器，是應用本發明的一個實例，其特徵是在紫銅管2內插入渦流激發器-斷續安放的異形螺旋線圈1製成的一種高效加熱器。
全文摘要
本發明提供一種渦流強化傳熱的方法。其特徵是在需強化側插入渦流激發器。該渦流激發器由能場調整、渦流激發和定位三部分組成。除固定支撐作用外，主要具備兩大功能1、降低中心流速，提高外圍流速，沿流向產生一個中心旋轉流或波狀流。2、激發並持續產生大量渦流、衝擊、破壞邊界層。從而提高換熱能力。一般提高數倍到數十倍，可用於各種管式、板式換熱器。並適合同異形換熱管、板構成高效換熱器。在航天、航空、能源、交通、石油、化工、冶金、機械、紡織、食品等行業廣泛應用。
文檔編號F28F1/40GK1091517SQ9311010
公開日1994年8月31日 申請日期1993年2月18日 優先權日1993年2月18日
發明者崔金志 申請人:崔金志