一種新型螺旋纏繞管換熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及螺旋纏繞管換熱器內(nèi)的換熱管，屬于強(qiáng)化換熱技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]換熱器在國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，是能源、石油、化工、冶金、動力、輕工業(yè)、食品乃至航空航天行業(yè)中最常見的設(shè)備之一，它是開發(fā)二次能源，實(shí)現(xiàn)熱回收節(jié)約能源耗散的重要設(shè)備。目前，螺旋纏繞管換熱器由于其能實(shí)現(xiàn)多種流體同時換熱且操作壓力高而被廣泛應(yīng)用，工程應(yīng)用中內(nèi)部換熱管都使用螺旋纏繞光管。工作介質(zhì)在螺旋纏繞光管內(nèi)的流動比較均勻，使換熱管內(nèi)湍流效果差，造成換熱效果不明顯，不利于換熱效率的提高；螺旋纏繞管換熱器一般運(yùn)行周期較長，流體內(nèi)雜質(zhì)等污垢沉積，容易堵塞，影響設(shè)備的效率；尤其對于大型化的螺旋纏繞管換熱器，換熱管堵塞時，管束清洗困難，這不但影響換熱效果，還可能影響整個工藝流程的運(yùn)行。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]針對上述問題，本發(fā)明提供了一種新型螺旋纏繞管換熱器，工作介質(zhì)在管內(nèi)流動換熱時湍流程度高、換熱系數(shù)高、不易結(jié)垢。
[0004]本發(fā)明螺旋纏繞管換熱器主要由管箱[I]、管板[2]、殼體[3]、換熱管[4]與芯筒
[5]等零部件組成，其中換熱管是新型螺旋纏繞管，該新型換熱管包括進(jìn)口段與纏繞段兩部分，進(jìn)口段為光管，纏繞段由螺旋纏繞光管段與弧形段交替連接而成，換熱器的其他零部件仍為普通螺旋纏繞管換熱器中的結(jié)構(gòu)形式；本發(fā)明換熱管纏繞段中的光管段與弧形段光滑過渡，材料相同、壁厚相同，且弧形段直徑D與直管段的長度L的比值大于2 (D/L>2)，這使得光管段長度很短而導(dǎo)致壁面上的邊界層尚未形成就進(jìn)入弧形段，流體在弧形進(jìn)口處產(chǎn)生噴射效應(yīng)，在出口處產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)，這兩種效應(yīng)綜合作用，對流體壁面邊界層和污垢層產(chǎn)生很強(qiáng)的破壞作用，使換熱系數(shù)提高；并且該新型換熱管與普通螺旋纏繞換熱管相比，單位容積具有較大的換熱面積，可節(jié)省空間，有較好的發(fā)展前景和廣泛的實(shí)際應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0005]圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0006]圖2換熱管正視圖。
[0007]圖3換熱管右視圖。
[0008]圖中:1_管箱；2-管板；3-殼體；4_換熱管；5-芯筒；6_進(jìn)口段；7_纏繞段；8-光管段；9-弧形段。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0010]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:波節(jié)纏繞管換熱器主要由殼體、芯體及其接管等組成，其中殼體主要由筒體[3]、管箱[I]等組成；芯體主要由芯筒[5]、換熱管[4]、墊條、管卡等組成。芯筒[5]是支撐換熱管[4]，芯筒外圍纏繞第一層換熱管，第一層換熱管外加上適當(dāng)厚度的墊條(起到定位徑向間隔的作用)；然后沿著墊條與第一層換熱管纏繞方向相反的方向纏繞第二層換熱管；依次按此步驟進(jìn)行；如圖2所示，本發(fā)明提供的換熱管由進(jìn)口段
[6]與纏繞段[7]組成，其中纏繞段[7]由光管段[8]與弧形段[9]交替連接而成。
[0011]流體在該新型換熱管[4]中流動時，流經(jīng)光管段[8]時，由于光管段長度較短(D/L>2)，流動流體在管壁附近的層流邊界層尚未形成就流入弧形段，流體流經(jīng)弧形段[9]時，流體逐漸膨脹至波峰處，隨之又逐漸收縮；流體在管內(nèi)不斷受到膨脹、收縮周期性波動的干擾，因而其流速和流動方向也隨其出現(xiàn)周期性變化，產(chǎn)生了周期性的噴射效應(yīng)和節(jié)流效應(yīng)，兩種效應(yīng)綜合作用，使管內(nèi)產(chǎn)生漩渦，對流體邊界層和壁面污垢產(chǎn)生很強(qiáng)的破壞作用，這對換熱具有較好的強(qiáng)化作用；且換熱管中由溫差形成的熱應(yīng)力可自行補(bǔ)償，延長使用壽命；同時流體在螺旋管中做螺旋流動，離心力產(chǎn)生的二次流也使換熱得到強(qiáng)化；由于弧形段[9]的存在，使得該新型螺旋纏繞換熱管傳熱面積比相同纏繞圈數(shù)、相同螺距、相同纏繞直徑以及相同直徑的螺旋纏繞光管大很多，即給定換熱負(fù)荷時，該新型螺旋纏繞管所占的空間小于螺旋纏繞光管，這樣節(jié)省了空間；同時弧形段[9]存在使換熱器殼程流體流動傳熱時，湍流強(qiáng)度增強(qiáng)，強(qiáng)化殼程換熱。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型螺旋纏繞管換熱器，主要由管箱、管板、殼體、換熱管與芯筒等零部件組成，其中換熱管是新型螺旋纏繞管，該新型換熱管包括進(jìn)口段與纏繞段兩部分，進(jìn)口段為光管，纏繞段由螺旋纏繞光管段與弧形段交替連接而成，換熱器的其他零部件仍為普通螺旋纏繞管換熱器中的結(jié)構(gòu)形式。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型螺旋纏繞換熱管，其特征在于:圓管段與弧形段之間為圓弧過渡。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型螺旋纏繞換熱管，其特征在于:圓管段與弧形段壁厚相同、材料相同。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型螺旋纏繞換熱管，其特征在于:弧形段直徑D與直管段的長度L的比值大于2 (D/L>2)0
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種新型螺旋纏繞管換熱器，主要由管箱、管板、殼體、換熱管與芯筒等零部件組成，其中換熱管是新型螺旋纏繞管，該新型換熱管包括進(jìn)口段與纏繞段兩部分，進(jìn)口段為光管，纏繞段由螺旋纏繞光管段與弧形段交替連接而成，換熱器的其他零部件仍為普通螺旋纏繞管換熱器中的結(jié)構(gòu)形式；本發(fā)明換熱管纏繞段中的光管段與弧形段光滑過渡，材料相同、壁厚相同，且弧形段直徑D與直管段的長度L的比值大于2（D/L>2）；該新型螺旋纏繞管換熱器，工作介質(zhì)在管內(nèi)流動換熱時湍流程度高、換熱系數(shù)高、不易結(jié)垢、結(jié)構(gòu)緊湊，有較好的發(fā)展前景和廣泛的實(shí)際應(yīng)用價值。
【IPC分類】F28F1/12, F28D7/02
【公開號】CN105115320
【申請?zhí)枴緾N201510586302
【發(fā)明人】王定標(biāo), 鄧靜, 張燦燦, 韓勇, 張喜迎, 谷帆江, 董楨
【申請人】鄭州大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月16日