一種能夠?qū)μ坠軗Q熱器進(jìn)行傳熱強(qiáng)化的多平面旋流片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于換熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種能夠?qū)μ坠軗Q熱器進(jìn)行傳熱強(qiáng) 化的多平面旋流片。
【背景技術(shù)】
[0002] 套管式換熱器是用兩種直徑不同的標(biāo)準(zhǔn)管連接而成同屯、圓套管，內(nèi)管作為傳熱 管，其管內(nèi)流體通道叫管程，內(nèi)外管之間的環(huán)形通道稱為殼程，冷、熱介質(zhì)可分別在殼程和 管程內(nèi)逆向流動(dòng)W達(dá)到換熱的效果。套管換熱器作為一種標(biāo)準(zhǔn)的逆流式換熱器，因其結(jié)構(gòu) 簡單、能承受高壓而被廣泛應(yīng)用于石油、化工、暖通空調(diào)、動(dòng)力、冶金等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中。一 般而言，套管換熱器的管程比殼程更容易獲得較高的傳熱系數(shù)，因此強(qiáng)化殼程傳熱就具有 非常重要的意義。目前強(qiáng)化套管換熱器殼程傳熱的主要途徑為改變換熱管外形或者在換熱 管外面加強(qiáng)化元件，W此來增加流體的繞流，應(yīng)用較多的是管外安裝翅片，根據(jù)翅片的形狀 和結(jié)構(gòu)可W分為方翅、螺旋翅片、花瓣形翅片及螺旋銀齒狀翅片等，然而采用翅片進(jìn)行殼程 傳熱強(qiáng)化的效果往往不佳，并且傳統(tǒng)翅片由于空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，翅片之間的間隙一般很小，流 動(dòng)阻力大，易堵塞易結(jié)垢。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠?qū)μ坠軗Q熱器進(jìn)行傳熱強(qiáng)化的多平面旋流片， 解決現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)行殼程傳熱強(qiáng)化的翅片傳熱效果不佳且易堵塞易結(jié)垢的問題。
[0004] 本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種能夠?qū)μ坠軗Q熱器進(jìn)行傳熱強(qiáng)化的多平面 旋流片，由若干個(gè)單片彼此相連組成，每個(gè)單片上均設(shè)置一個(gè)通孔，單片為全等的等腰=角 形，相鄰兩個(gè)單片的一個(gè)腰相重合，該旋流片整體為等腰梯形或平行四邊形。
[0005] 本實(shí)用新型的特點(diǎn)還在于：
[0006] 通孔為楠圓形，通孔的中屯、到相應(yīng)單片=個(gè)頂點(diǎn)的距離相等。
[0007] 單片為金屬材質(zhì)。
[000引本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型的一種能夠?qū)μ坠軗Q熱器進(jìn)行傳熱強(qiáng)化的 多平面旋流片，通過將旋流片設(shè)計(jì)為由若干個(gè)等腰=角形狀的單片折疊而成的立體結(jié)構(gòu)， 且在每個(gè)單片上均開有一個(gè)楠圓形通孔，使傳熱管依次穿過通孔設(shè)置，能夠使殼程中的流 體在流動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生類似雙螺旋結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，使得殼程流體的端動(dòng)程度增加，從而使傳熱 系數(shù)增加，傳熱得到強(qiáng)化。本實(shí)用新型的多平面旋流片可由金屬薄片簡單折疊而成，結(jié)構(gòu)簡 單、造價(jià)低廉，并且抗堵塞、抗結(jié)垢性較好。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本實(shí)用新型一種能夠?qū)μ坠軗Q熱器進(jìn)行傳熱強(qiáng)化的多平面旋流片的結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0010] 圖2為本實(shí)用新型使用狀態(tài)時(shí)的立體示意圖；
[0011] 圖3為本實(shí)用新型安裝到套管換熱器中的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖4為圖3的側(cè)投影視圖。
[0013] 圖中，1.單片，2.通孔，3.旋流片，4.傳熱管，5.管程進(jìn)口，6.殼程出口，7.殼程，8. 管程出口，9.殼程進(jìn)口。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0015] 本實(shí)用新型的一種能夠?qū)μ坠軗Q熱器進(jìn)行傳熱強(qiáng)化的多平面旋流片，如圖1、圖2 所示，其由若干個(gè)單片1相連組成，每個(gè)單片1上均設(shè)置一個(gè)通孔2,單片1為全等的等腰=角 形，相鄰兩個(gè)單片1的一個(gè)腰相重合，該旋流片整體為等腰梯形或平行四邊形。通孔2為楠圓 形，通孔2的中屯、到相應(yīng)單片1=個(gè)頂點(diǎn)的距離相等。將本實(shí)用新型安裝到套管換熱器后的 整個(gè)裝置示意圖如圖3所示，包括傳熱管4,傳熱管4外部安裝有旋流片3,傳熱管4連同旋流 片3安裝在殼程7內(nèi)，傳熱管4的兩端伸出殼程7,傳熱管4依次穿過通孔2設(shè)置。每個(gè)單片1的 頂點(diǎn)均與殼程7的內(nèi)壁相接。傳熱管4的一端設(shè)置有管程進(jìn)口 5,傳熱管4的另一端設(shè)置有管 程出口 8;殼程7的一端設(shè)置有殼程出口 6，殼程7的另一端設(shè)置有殼程進(jìn)口 9。
[0016] 該旋流片整體為一個(gè)等腰梯形或者平行四邊形的平面形狀，其由多個(gè)相鄰的全等 等腰=角形的單片1組成，單片1之間的分界線為圖1中所示的虛線，在每個(gè)等腰=角形的單 片1中屯、均開有一個(gè)楠圓形的通孔2,每個(gè)通孔2的圓屯、到所在單片1頂角的距離都相等，使 用時(shí)，將該旋流片3沿虛線進(jìn)行正反交錯(cuò)式折疊，形成如圖2所示的形狀，然后進(jìn)行安裝，使 傳熱管4依次穿過每個(gè)通孔3。W傳熱管4的尺寸為(p20x2mm、殼程7的尺寸為(|)57x2mm: 為例:假設(shè)折疊后相鄰單片1形成的二面角均為90°，楠圓形通孔2短軸的長度為傳熱管4的 外徑，則楠圓孔的長軸長為35.38~37.38mm、短軸長度是20~22mm。
[0017] 圖2是將圖1所示的平面梯形金屬片沿虛線所示的折疊線按照一定的角度(相鄰兩 個(gè)=角形的二面角為90°~115°)折疊形成的立體結(jié)構(gòu)圖，折疊時(shí)使各等腰=角形狀的單片 1的頂點(diǎn)分別落在同一條直線上，也就是所有單片1的頂點(diǎn)均與殼程7的內(nèi)壁相接觸。并使各 個(gè)單片1的側(cè)投影視圖形成一個(gè)等邊=角形，同時(shí)運(yùn)個(gè)等邊=角形的外接圓直徑為殼程7的 內(nèi)徑。
[001引本實(shí)用新型在工作時(shí)，如圖3所示，一種流體（比如熱流體）由管程進(jìn)口 5流入，經(jīng)傳 熱管4與其管外即殼程7的流體進(jìn)行熱量交換后由管程出口 8流出；另一種流體即冷流體由 殼程進(jìn)口 9流入，由殼程出口 6流出。在此過程中冷、熱流體在該套管換熱器中總體呈逆流傳 熱。
[0019] 圖4所示為傳熱管4穿入本實(shí)用新型的多平面旋流片后，在換熱器殼程7中的側(cè)投 影視圖。
[0020] 殼程7中的流體在流動(dòng)時(shí)，在該多平面旋流片的強(qiáng)制作用下連續(xù)改變流向，產(chǎn)生類 似雙螺旋結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，使得殼程7流體的端動(dòng)程度增加，從而使傳熱系數(shù)增加，傳熱得 到強(qiáng)化。同時(shí)該多平面旋流片可W使殼程7中的流體多次繞流經(jīng)過傳熱管外壁，使得傳熱面 積利用率增加。
[0021] 本實(shí)用新型在使用時(shí)，傳熱管4只需穿過本實(shí)用新型的多平面旋流片中的每個(gè)楠 圓形通孔2,可快速方便地拆卸和安裝，通孔2的尺寸W及折疊角度(單片1之間的二面角）可 W改變，W適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)的套管換熱器，方便取代套管換熱器殼程傳統(tǒng)的傳熱強(qiáng)化元 件一-翅片。該多平面旋流片對(duì)套管換熱器的傳熱過程有明顯強(qiáng)化作用，可W提高換熱器 的總體性能，節(jié)約能源，提高能效。
[0022] 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用本實(shí)用新型的多平面旋流片進(jìn)行殼程傳熱強(qiáng)化后，可使殼程流體 的傳熱系數(shù)提高約60%~90%，傳熱綜合性能評(píng)價(jià)因子提高，且結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，流動(dòng) 阻力增加幅度較小。
[0023] 本實(shí)用新型的多平面旋流片可設(shè)計(jì)成不同角度的立體結(jié)構(gòu)，可使流體在殼程中產(chǎn) 生不同的端流效果，多平面旋流片在套管換熱器中的應(yīng)用，使單位體積的換熱器具有更大 的傳熱面積，增加流體在殼內(nèi)的端動(dòng)程度W達(dá)到增加傳熱效果，充分促使流動(dòng)場與溫度場 的協(xié)同，從而提高換熱器的綜合性能。此多平面旋流片結(jié)構(gòu)簡單，可由各類廉價(jià)的金屬平板 簡單加工而成，材料和制造成本均較低。安裝拆卸容易，清洗方便，換熱器振動(dòng)小，可W廣泛 用于各領(lǐng)域的傳熱操作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種能夠?qū)μ坠軗Q熱器進(jìn)行傳熱強(qiáng)化的多平面旋流片，其特征在于，由若干個(gè)單片 (1)彼此相連組成，每個(gè)單片（1)上均設(shè)置一個(gè)通孔(2)，所述的單片（1)為全等的等腰三角 形，相鄰兩個(gè)單片（1)的一個(gè)腰相重合，該旋流片整體為等腰梯形或平行四邊形。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠?qū)μ坠軗Q熱器進(jìn)行傳熱強(qiáng)化的多平面旋流片，其特 征在于，所述的通孔(2)為橢圓形，通孔(2)的中心到相應(yīng)單片（1)三個(gè)頂點(diǎn)的距離相等。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種能夠?qū)μ坠軗Q熱器進(jìn)行傳熱強(qiáng)化的多平面旋流片，其 特征在于，所述的單片（1)為金屬板。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種能夠?qū)μ坠軗Q熱器進(jìn)行傳熱強(qiáng)化的多平面旋流片，由若干個(gè)全等的等腰三角形單片彼此相連組成，每個(gè)單片上均設(shè)置一個(gè)橢圓形通孔，相鄰兩個(gè)單片的一個(gè)腰相重合，該旋流片由平面的等腰梯形或平行四邊形折疊而成。本實(shí)用新型通過將旋流片設(shè)計(jì)為由若干個(gè)等腰三角形狀的單片折疊而成的立體結(jié)構(gòu)，且在每個(gè)單片上均開有一個(gè)橢圓形通孔，使傳熱管依次穿過通孔設(shè)置，能夠使殼程中的流體在流動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生類似雙螺旋結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，使得殼程流體的湍動(dòng)程度增加，從而使傳熱系數(shù)增加，傳熱得到強(qiáng)化。本實(shí)用新型的多平面旋流片一般由金屬薄片制成，結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉，并且抗堵塞、抗結(jié)垢性較好。
【IPC分類】F28F9/24
【公開號(hào)】CN205300369
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】曹振恒, 趙立功, 王彩琴, 孫軍軍
【申請(qǐng)人】延安大學(xué)
【公開日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2015年12月15日