一種新型螺旋纏繞管換熱器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及螺旋纏繞管換熱器內的換熱管，屬于強化換熱技術領域。
【背景技術】
[0002]換熱器在國民經濟的各行各業有著廣泛的應用，是能源、石油、化工、冶金、動力、輕工業、食品乃至航空航天行業中最常見的設備之一，它是開發二次能源，實現熱回收節約能源耗散的重要設備。目前，螺旋纏繞管換熱器由于其能實現多種流體同時換熱且操作壓力高而被廣泛應用，工程應用中內部換熱管都使用螺旋纏繞光管。工作介質在螺旋纏繞光管內的流動比較均勻，使換熱管內湍流效果差，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行周期較長，流體內雜質等污垢沉積，容易堵塞，影響設備的效率；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行。
【發明內容】
[0003]針對上述問題，本發明提供了一種新型螺旋纏繞管換熱器，工作介質在管內流動換熱時湍流程度高、換熱系數高、不易結垢。
[0004]本發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口段與纏繞段兩部分，進口段為光管，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構形式；本發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致壁面上的邊界層尚未形成就進入弧形段，流體在弧形進口處產生噴射效應，在出口處產生節流效應，這兩種效應綜合作用，對流體壁面邊界層和污垢層產生很強的破壞作用，使換熱系數提高；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，可節省空間，有較好的發展前景和廣泛的實際應用價值。
【附圖說明】
[0005]圖1本發明的結構示意圖。
[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_進口段；7_纏繞段；8-光管段；9-弧形段。
【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發明作進一步詳細描述。
[0010]本發明的目的是這樣實現的:波節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；依次按此步驟進行；如圖2所示，本發明提供的換熱管由進口段
[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周期性變化，產生了周期性的噴射效應和節流效應，兩種效應綜合作用，使管內產生漩渦，對流體邊界層和壁面污垢產生很強的破壞作用，這對換熱具有較好的強化作用；且換熱管中由溫差形成的熱應力可自行補償，延長使用壽命；同時流體在螺旋管中做螺旋流動，離心力產生的二次流也使換熱得到強化；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、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，湍流強度增強，強化殼程換熱。
【主權項】
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口段與纏繞段兩部分，進口段為光管，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構形式。2.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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口段與纏繞段兩部分，進口段為光管，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構形式；本發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，工作介質在管內流動換熱時湍流程度高、換熱系數高、不易結垢、結構緊湊，有較好的發展前景和廣泛的實際應用價值。
【IPC分類】F28F1/12, F28D7/02
【公開號】CN105115320
【申請號】CN201510586302
【發明人】王定標, 鄧靜, 張燦燦, 韓勇, 張喜迎, 谷帆江, 董楨
【申請人】鄭州大學
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月16日