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CN112762753A - 基于内螺纹和正反内翅片耦合结构的多段式强化换热管 - Google Patents

基于内螺纹和正反内翅片耦合结构的多段式强化换热管 Download PDF

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CN112762753A
CN112762753A CN202110141671.XA CN202110141671A CN112762753A CN 112762753 A CN112762753 A CN 112762753A CN 202110141671 A CN202110141671 A CN 202110141671A CN 112762753 A CN112762753 A CN 112762753A
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CN
China
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heat exchange
pipe section
exchange tube
fins
section
Prior art date
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Pending
Application number
CN202110141671.XA
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English (en)
Inventor
翟黎明
谭锐
李志炜
张洪涛
何秋婷
王炯铭
殷戈
周小明
姜燕妮
伍仁杰
郭良丹
蒋国安
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guoneng Quanzhou Thermal Power Co ltd
Hohai University HHU
Guodian Nanjing Electric Power Test Research Co Ltd
Original Assignee
Guoneng Quanzhou Thermal Power Co ltd
Hohai University HHU
Guodian Nanjing Electric Power Test Research Co Ltd
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Publication date
Application filed by Guoneng Quanzhou Thermal Power Co ltd, Hohai University HHU, Guodian Nanjing Electric Power Test Research Co Ltd filed Critical Guoneng Quanzhou Thermal Power Co ltd
Priority to CN202110141671.XA priority Critical patent/CN112762753A/zh
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/08—Tubular elements crimped or corrugated in longitudinal section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/06—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by dismountable joints
    • F28F9/10—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by dismountable joints by screw-type connections, e.g. gland
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
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  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于内螺纹和正反内翅片耦合结构的多段式强化换热管，包括若干依次连接的直管段和波纹管段，且换热管两端均为直管段，所述直管段设有内螺纹所述波纹管段内壁设有倾斜设置的翅片，相邻两波纹管段内翅片的倾斜方向相反，位于换热管后端的直管段设有外螺纹且管径小于其余直管段，该直管段用于与相邻换热管前端的直管段螺纹连接，该换热管内通过顺逆翅片来强化换热或减小部分流体阻力；同时通过内外螺纹的配合工作，使波节管具有可自由拆卸的功能以及更强的换热性能，从而提高了波节管的工作效率，以达到节能减排的效果。

Description

基于内螺纹和正反内翅片耦合结构的多段式强化换热管
技术领域
本发明涉及一种基于内螺纹和正反内翅片耦合结构的多段式强化换热管，属于波节管换热器领域。
背景技术
波接管是一种带横向波纹的圆柱形薄壁弹性壳体。波节管换热器是我国特有的管壳式换热器，由于采用波节管使管内、外介质湍流，破坏了边界层而提高传热系数，其传热效果比光管的管壳式换热器高得多；湍流冲刷，减少或避免结垢，对水质要求可以降低。因而在供热系统中是常被采用的一种换热器，特别在汽-水换热的系统中更常被采用。
在光管内加翅片是一种有效的强化换热手段，这常应用于空气压缩机中的冷换热器中。对不同形状的内翅片，人们已从实验和数值计算的角度进行了很多的研究。在国外，对波纹形通道的研究较多，均发现波纹形通道的换热能力比平直通道的要好，但对波纹形管道的研究却不多。在国内已有学者对波节管强化传热式换热器进行了研究，发现采用波节管作为换热表面的换热器综合性能有显著的提高。但这些强化方法一部分强化了管内的换热效果，并没有考虑管壳侧的强化协同另一部分达到了强化了管内外的换热效果，但是大幅度增加两侧的流动阻力，增加了泵的功耗，同时也增加了噪音。为此，研发出一种双侧强化换热并能降低流动阻力使得综合换热性能高的新型套管式换热管型是十分必要的。
传统的波节管通常只有一段，无法组装，使用时，无法良好地对波节管进行固定，安装时容易偏离指定位置。
目前波节管换热器被广泛利用，但换热效果和减小部分流动阻力的效果还有待提高。并且现在的波接管不利于安装和组装。因此，目前急需发明一种基于内螺纹和正反内翅片协同耦合结构的多段式强化换热管。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种兼顾换热效果和流动阻力的基于内螺纹和正反内翅片协同耦合结构的多段式强化换热管。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种基于内螺纹和正反内翅片耦合结构的多段式强化换热管，其特征在于：包括若干依次连接的直管段和波纹管段，且换热管两端均为直管段，所述直管段设有内螺纹所述波纹管段内壁设有倾斜设置的翅片，相邻两波纹管段内翅片的倾斜方向相反，位于换热管后端的直管段设有外螺纹且管径小于其余直管段，该直管段用于与相邻换热管前端的直管段螺纹连接。
对上述技术方案的进一步设计为：所述波纹管段的管径大于直管段管径。
所述波纹管段前端管壁与相邻直管段管壁相切。
所述波纹管段后端管壁与相邻直管段管壁之间通过过渡圆角连接。
所述过渡圆角的半径为1mm。
所述波纹管段内壁自前至后为平滑曲线，且波纹管段最大管径处位于波纹管段后部。
一波纹管段内设有若干翅片，若干翅片互相平行设置且均匀设置于波纹管段内壁上。
所述翅片一端固定在波纹管段内壁上，另一端向波纹管段前侧或后侧倾斜。
所述翅片与水平线夹角均为45°。
所述波纹管段为旋转体结构。
本发明的有益效果为：
本发明的换热管通过两端的螺纹可实现自由拆卸和拼装，便于多管连接使波节换热管更具灵活性，适用性更强；
本发明通过波纹管段、翅片以及内螺纹增加了换热面积，从而增强了换热性能；
本发明中波纹管段内翅片与水平线夹角为45°，且一部分翅片倾斜方向与流体运动方向一致，能在提高换热管的换热效率的同时减小流体的流动阻力，从而提高换热管的工作效率，达到节能减排的效果。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的剖视图；
图3是图1中外螺纹局部放大图；
图4是过渡圆角局部放大图；
其中11-内螺纹，12-外螺纹，2-直管段，3-波纹管段，4-顺流翅片，5-逆流翅片，6-过渡圆角。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，本实施例的一种基于内螺纹和正反内翅片耦合结构的多段式强化换热管，该换热管整体呈旋转体结构，包括若干依次连接的直管段2和波纹管段3，且换热管两端均为直管段，本实施例中，设有四段直管段2和三段波纹管段3，所述直管段2设有内螺纹1所述波纹管段3内壁设有倾斜设置的翅片，相邻两波纹管段3内翅片的倾斜方向相反，位于换热管后端的直管段2设有外螺纹12且管径小于其余直管段。
如图2所示，本实施例的换热管在具体工作过程中波纹管段3管壁前侧与直管段2管壁相切使得流体平滑地进入波纹管段3，减小了部分流体阻力；波纹管段3后侧呈波浪型，可用于强化换热；波纹管段3内壁设置有翅片，翅片与水平夹角为45°；翅片分为顺流翅片4和逆流翅片5，顺流翅片4用于减小换热管内流体的部分流动阻力，逆流翅片5用于强化换热；本实施例中每一波纹管段2内设有若干翅片，若干翅片互相平行设置且均匀设置于波纹管段内壁上。所述翅片一端固定在波纹管段内壁上，另一端向波纹管段前侧或后侧倾斜。
波纹管段3内壁后侧与直管段2管壁由过渡圆角6连接，过渡圆角6半径为1mm，如图4所示，可用于减小流体的部分流动阻力；本实施例中波纹管段3内壁自前至后为平滑曲线，且波纹管段3最大管径处位于波纹管段后部。
如图3所示，换热管后端的直管段2上的外螺纹12可用于相邻换热管前端的直管段2上的内螺纹11连接，实现多管连接使波节管更具灵活性。
本实施例的换热管具体工作过程如下：根据所需长度选取适当的换热管，必要时可拼接使用。使用连接结构安装好换热管后，可以开始通入流体；流体流经直管段2的内螺纹11区域进行强化换热，接着平滑地进入波纹管段3，在逆流翅片5区域，通过逆流翅片5与波纹管段3后侧的波浪型结构进行强化换热；在顺流翅片4区域，仅通过波纹管段4后侧的波浪型结构进行强化换热，但通过顺流翅片减小部分流动阻力，最后再流经过渡圆角6，平滑地进入下一级直管段2。如此重复通过整个波节管换热器以完成一次换热，待换热结束，此次工作完成。
实施例二
本实施例的一种基于内螺纹和正反内翅片耦合结构的多段式强化换热管，结构与实施例一基本相同，该换热管整体呈旋转体结构，包括两直管段2和设置于两直管段中间的一波纹管段3，所述直管段2设有内螺纹1所述波纹管段3内壁设有倾斜设置的翅片，本实施例的换热管使用时将多个换热管进行连接使用，使得相邻两波纹管段3内翅片的倾斜方向相反，位于换热管后端的直管段2设有外螺纹12且管径小于前端直管段。
本实施例中，波纹管段3内壁后侧与直管段2管壁由过渡圆角6连接，过渡圆角6半径为1mm，可用于减小流体的部分流动阻力；本实施例中波纹管段3内壁自前至后为平滑曲线，且波纹管段3最大管径处位于波纹管段后部。
换热管后端的直管段2上的外螺纹12可用于相邻换热管前端的直管段2上的内螺纹11连接，本实施例中一个换热管只设有一波纹管段，在实际多管连接使用中相比于实施例一更具灵活性
本实施例的换热管具体工作过程如下：根据所需长度选取适当的换热管，必要时可拼接使用。使用连接结构安装好换热管后，可以开始通入流体；流体流经直管段2的内螺纹11区域进行强化换热，接着平滑地进入波纹管段3，在逆流翅片5区域，通过逆流翅片5与波纹管段3后侧的波浪型结构进行强化换热；在顺流翅片4区域，仅通过波纹管段4后侧的波浪型结构进行强化换热，但通过顺流翅片减小部分流动阻力，最后再流经过渡圆角6，平滑地进入下一级直管段2。如此重复通过整个波节管换热器以完成一次换热，待换热结束，此次工作完成。
本发明的技术方案不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本发明要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种基于内螺纹和正反内翅片耦合结构的多段式强化换热管，其特征在于：包括若干依次连接的直管段和波纹管段，且换热管两端均为直管段，所述直管段设有内螺纹所述波纹管段内壁设有倾斜设置的翅片，相邻两波纹管段内翅片的倾斜方向相反，位于换热管后端的直管段设有外螺纹且管径小于其余直管段，该直管段用于与相邻换热管前端的直管段螺纹连接。
2.根据权利要求1所述基于内螺纹和正反内翅片耦合结构的多段式强化换热管，其特征在于：所述波纹管段的管径大于直管段管径。
3.根据权利要求1所述基于内螺纹和正反内翅片耦合结构的多段式强化换热管，其特征在于：所述波纹管段前端管壁与相邻直管段管壁相切。
4.根据权利要求3所述基于内螺纹和正反内翅片耦合结构的多段式强化换热管，其特征在于：所述波纹管段后端管壁与相邻直管段管壁之间通过过渡圆角连接。
5.根据权利要求4所述基于内螺纹和正反内翅片耦合结构的多段式强化换热管，其特征在于：所述过渡圆角的半径为1mm。
6.根据权利要求5所述基于内螺纹和正反内翅片耦合结构的多段式强化换热管，其特征在于：所述波纹管段内壁自前至后为平滑曲线，且波纹管段最大管径处位于波纹管段后部。
7.根据权利要求1所述基于内螺纹和正反内翅片耦合结构的多段式强化换热管，其特征在于：一波纹管段内设有若干翅片，若干翅片互相平行设置且均匀设置于波纹管段内壁上。
8.根据权利要求7所述基于内螺纹和正反内翅片耦合结构的多段式强化换热管，其特征在于：所述翅片一端固定在波纹管段内壁上，另一端向波纹管段前侧或后侧倾斜。
9.根据权利要求8所述基于内螺纹和正反内翅片耦合结构的多段式强化换热管，其特征在于：所述翅片与水平线夹角均为45°。
10.根据权利要求9所述基于内螺纹和正反内翅片耦合结构的多段式强化换热管，其特征在于：所述波纹管段为旋转体结构。
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