一種三邊螺旋紐帶的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型專利涉及一種管內插入物即紐帶，尤其涉及一種用于換熱管內強化流體換熱和防止結垢的新型三邊螺旋紐帶。
【背景技術】
[0002]換熱設備廣泛應用于石油、化工、動力、核能、冶金、制冷等行業，是一種熱量傳遞的基礎設備。例如在煉油廠中，換熱設備約占全部工藝設備投資的35%?40%，換熱設備效率的高低對節能有著重要意義。采用強化換熱技術、提高換熱器效率是當前換熱器研宄領域的一項重要課題。
[0003]在眾多強化換熱措施中，采用管內強化傳熱元件如螺旋彈簧、螺旋片、轉子、紐帶等實現換熱設備強化換熱的優勢明顯，尤其是近年來管內強化傳熱技術方面取得了豐碩的研宄成果，實現了多種新型高效換熱設備的工程應用。紐帶作為一種高效強化換熱的擾流元件，廣泛應用于換熱設備的強化換熱、防垢及流體混合等領域。
[0004]國內外學者針對內置紐帶管內流體流動及強化傳熱開展了諸多研宄，主要是普通紐帶和在此基礎上改進而成的異形紐帶，如邊緣開口紐帶、鋸齒紐帶、中心開孔紐帶、雙紐帶、折邊紐帶、交錯紐帶等。相比于普通扭，雖然異形紐帶的強化效果有了一定的提升，但所廣生的流體流動阻力也相應加大，綜合性能有待進一步提尚。
【發明內容】
[0005]針對上述技術問題，本實用新型提供了一種三邊螺旋紐帶，它具有結構簡單、加工方便、實用性強、換熱系數高、綜合換熱性能好等優點。
[0006]一種三邊螺旋紐帶，具有周期性結構，由厚度約為1mm，寬度相同的三個金屬薄片組成，三個金屬薄片的長邊對接并焊在一起，相鄰兩金屬薄片的夾角為120° ;三邊螺旋紐帶經過螺旋扭曲加工而成，其扭率為2.0左右。
[0007]所述三邊螺旋紐帶外徑比換熱管內徑小0.5?1.0mm,三邊螺旋紐帶長度與換熱管等長或稍短。
[0008]所述三邊螺旋紐帶插入換熱管內不需要設置固定裝置。
[0009]所述三邊螺旋紐帶材質根據具體工況而定，對于有腐蝕性介質的場合，選用不銹鋼材質，也可采用塑料注塑成型；對于沒有腐蝕性介質的場合，選用普通碳鋼材質。
[0010]本實用新型采用上述技術方案后，與現有技術相比具有以下有益效果:一是管內插入三邊螺旋紐帶，能誘導管內流體旋轉，使流體產生螺旋流動和二次流，增加了流體流程、湍流度，以及流體與換熱管壁的接觸時間，使換熱更充分；二是管內插入三邊螺旋紐帶，能促使換熱管中心區流體和壁面邊界層流體充分混合，減薄滯留層，達到強化傳熱的目的；三是螺旋紐帶采用三邊結構，比普通紐帶的擾流效果更強，強化傳熱和減小流阻的綜合效果更優。
【附圖說明】
[0011]圖1是三邊螺旋紐帶的三維效果圖；
[0012]圖2是內插三邊螺旋紐帶管的三維剖面圖；
[0013]圖3是內插三邊螺旋紐帶管的縱截面圖；
[0014]圖4是內插三邊螺旋紐帶管的橫截面圖；
[0015]圖5是內插三邊螺旋紐帶管內流體的努塞爾數隨雷諾數Tfe的變化圖；
[0016]圖6是內插三邊螺旋紐帶管內流體的阻力系數雷諾數Zfe的變化圖；
[0017]圖7是內插三邊螺旋紐帶管內流體的綜合性能評價指標/??隨雷諾數Zfe的變化圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本實用新型的結構及其參數做進一步詳細描述:
[0019]圖中，1-空管，2-三邊螺旋紐帶，H-紐帶半節距，Θ-紐帶相鄰兩邊的夾角，nr-紐帶邊長，土換熱管內徑，紐帶厚度。
[0020]三邊螺旋紐帶具有周期性結構，由厚度約為1mm，寬度相同的三個金屬薄片組成，三個金屬薄片的長邊對接并焊在一起，焊接工藝采用二保焊焊接，相鄰兩金屬薄片的夾角
θ% 120°。
[0021]三邊螺旋紐帶經過螺旋扭曲加工而成，其扭率_7與半節距嫌]關系為:尸切V，通過改變辨!到不同扭率的三邊螺旋紐帶，其扭率_7為2.0左右。
[0022]三邊螺旋紐帶的三個邊呈均勻放射狀分布，其厚度喲為1mm，材料根據具體工況而定，對于有腐蝕性介質的場合，三邊螺旋紐帶可選用不銹鋼材質，也可采用塑料注塑成型；對于沒有腐蝕性介質的場合，選用普通碳鋼材質。
[0023]應用實例:
[0024]換熱管全長Z=600mm，內徑古20.0mm ;三邊螺旋紐帶全長560mm，邊長》=9.0mm,厚度5=1.0mm,半節距佐40.0mm,扭率尸矽冶2.0。在湍流工況下，運用數值模擬軟件ANSYS15.0對內插三邊螺旋紐帶管內流體傳熱及流阻進行了模擬，并與空管和內插普通紐帶管進行了對比，對比結果如圖5、6、7所示。
[0025]圖5所示為隨Zfe的變化規律。內插普通紐帶管和內插三邊螺旋紐帶管內流體的M/均明顯高于同工況下空管。由計算結果可知，內插三邊螺旋紐帶管內流體的比空管提高70%?116%，比內插普通紐帶管提高8.34%?9.72%。內插三邊螺旋紐帶管的換熱性能較好。
[0026]圖6所示為Tfe的變化規律。內插普通紐帶管和內插三邊螺旋紐帶管內流體的阻力系數/均遠高于同工況下空管，同時內插三邊螺旋紐帶管內流體的阻力系數Λ&高于普通紐帶管。由計算結果可知，內插三邊螺旋紐帶管內流體的阻力系數/分別比空管和內插普通紐帶管的/高出251%?327%和9.23%?11.36%。
[0027]圖7所示為綜合性能評價指標/?? Zfe的變化規律。相比于空管和內插普通紐帶管，內插三邊螺旋紐帶管的/??值較高，綜合性能較好。內插三邊螺旋紐帶管的/??可達1.33，分別比空管和內插普通紐帶管的高出12%?33%，5.47%?5.98%。
[0028]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種三邊螺旋紐帶，其特征在于，三邊螺旋紐帶具有周期性結構，由厚度約為1mm、寬度相同的三個金屬薄片組成，三個金屬薄片的長邊對接并焊在一起，相鄰兩金屬薄片的夾角為120° ;三邊螺旋紐帶經過螺旋扭曲加工而成，其扭率為2.0左右。2.根據權利要求1所述的一種三邊螺旋紐帶，其特征在于，所述三邊螺旋紐帶外徑比換熱管內徑小0.5?1.0mm，其長度與換熱管等長或稍短。3.根據權利要求1所述的一種三邊螺旋紐帶，其特征在于，所述三邊螺旋紐帶材質根據具體工況而定，對于有腐蝕性介質的場合，可選用不銹鋼材質，也可采用塑料注塑成型；對于沒有腐蝕性介質的場合，選用普通碳鋼材質。
【專利摘要】本實用新型公開了一種三邊螺旋紐帶，其特征在于，三邊螺旋紐帶具有周期性結構，由厚度約為1mm、寬度相同的三個金屬薄片組成，三個金屬薄片的長邊對接并焊在一起，相鄰兩個金屬薄片的夾角為120o；三邊螺旋紐帶經過螺旋扭曲加工而成，其扭率為2.0左右；三邊螺旋紐帶外徑比換熱管內徑小0.5～1.0mm，其長度一般與換熱管等長或稍短；三邊螺旋紐帶插入換熱管內不需要設置固定裝置；三邊螺旋紐帶材質根據具體工況而定，對于有腐蝕性介質的場合，可選用不銹鋼材質，也可采用塑料注塑成型；對于沒有腐蝕性介質的場合，選用普通碳鋼材質。本實用新型結構簡單，安裝方便，直接插入換熱管內即可，具有強化管內流體傳熱和防垢的雙重功能，經濟性較好，實用性較強。
【IPC分類】F28F13/12
【公開號】CN204630461
【申請號】CN201520298894
【發明人】吳金星, 李亞飛, 王超, 王明強, 劉艷會, 彭旭, 栗俊芬
【申請人】鄭州大學
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年5月11日