專利名稱：低阻力方形彎頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通風(fēng)空調(diào)的局部構(gòu)件，尤其是一種低阻力方形彎頭。
背景技術(shù)：
彎頭屬于改變流體流向的管件，在彎曲的管路中，由于流體的轉(zhuǎn)彎，出現(xiàn)了從曲率 中心向管子外弧面的離心力，這就使得流體從管道的直線段過渡到彎曲管段(在拐彎結(jié)束 前)時，外弧面的壓力增高而內(nèi)弧面的壓力降低。所以，在外弧面處流體的流速將減小，而 在內(nèi)弧面處流體的流速相應(yīng)地增大。因此，在外弧面附件出現(xiàn)擴散效應(yīng)，而在靠近內(nèi)弧面處 出現(xiàn)收縮效應(yīng)。流體從彎曲管段過渡到直管段(拐彎后)時，又有相反的現(xiàn)象發(fā)生，即內(nèi)弧 面附近產(chǎn)生擴散效應(yīng)，外弧面附近產(chǎn)生收縮效應(yīng)。擴散效應(yīng)使得流體脫離壁面，同時彎曲管 段流體由于慣性而流向外弧面的運動更加劇了從內(nèi)弧面的分離。流體在彎管中流動，所受離心力與流速平方成正比，故高流速區(qū)處的離心力要大 于近壁面處的離心力。此力矩使水流在彎管橫斷面上生成了二次環(huán)流(渦對)。即形成所 謂的渦流副。它附加在和管路軸線平行的主流上，使流線具有螺旋形狀，水流的此螺旋形態(tài) 并不局限于彎管本身，還延續(xù)于彎管后一定長度的直線管段上。彎管局部阻力便是由于上 述彎管水流結(jié)構(gòu)中的這2種現(xiàn)象(1)彎管內(nèi)弧面上的渦旋。(2)彎管與直管相接處的二 次渦旋，如圖1所示。由于邊界層脫離形成的渦流區(qū)流動與軸向流動在交界面處有較強的 動量交換，消耗了主流的能量，形成了彎管的局部阻力損失。其中內(nèi)弧面處形成的渦旋起主 要作用，它基本上決定了彎管的阻力及彎管后一定直管段上流場的形變。實驗表明，渦流區(qū) 域越大、旋渦強度越大，局部阻力損失也越大。二次流動則對彎管軸向流速的再分布起著重 要作用，該再分布過程消耗一次流動的能量，增長了彎管局部阻力損失。內(nèi)弧面形成的渦流 與二次流一起基本上決定了轉(zhuǎn)彎后管道速度分布的特點。這些由彎管中流動形成的能量消 耗，影響空間遠不限于彎管本身，而是擴展到彎管的上、下游。彎管對上游的影響最遠影響 至1-2倍管徑，下游則影響至5倍管徑。過去人們在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中主要運用的是普通彎頭，如圖3所示，由于普通彎頭 入口和出口面對稱，所以普通彎頭不分入口與出口。同時，由于普通彎頭的內(nèi)弧面半徑過 小、弧面較小，使得流體在經(jīng)過它的時候產(chǎn)生一個負壓、高流速的渦旋區(qū)域。這個渦旋區(qū)域 本身會造成很大的阻力，同時它還會使得在流體在經(jīng)過彎管后產(chǎn)生一個大的渦旋區(qū)。而這 兩個渦旋區(qū)又直接導(dǎo)致流體通過時的阻力增加。換而言之，普通彎頭的內(nèi)弧面是導(dǎo)致流體 經(jīng)過彎頭時阻力增加的主要部位。近年來出現(xiàn)了 一些同時供冷供熱的熱回收系統(tǒng)，如中國專利，專利號為 ZL95102932.0所公開的一種具有導(dǎo)葉的彎頭，再如中國專利，公開號為CN101315194所公 開的一種煙道彎頭。他們內(nèi)部都有導(dǎo)葉，通過導(dǎo)葉對流體的導(dǎo)流將彎管內(nèi)弧面處的渦旋消 除，從而達到減小阻力的作用。但是由于其需要再彎管中添加導(dǎo)葉片，其制造和安裝相對復(fù) 雜，造價也會相對較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低阻力方形彎頭，該彎頭的獨特設(shè)計同時消除了流體在經(jīng)過彎頭內(nèi)弧面時產(chǎn)生的渦旋區(qū)；和流體在彎管與直管相接處產(chǎn)生的渦旋區(qū)。從而最終達 到減小流體經(jīng)過彎管時的阻力。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的低阻力方形彎頭，包括彎頭入口端與出口端，沿 該入口端與出口端連接段設(shè)有內(nèi)弧面與外弧面，其特征在于在所述內(nèi)弧面與入口端連接 段設(shè)另一內(nèi)弧面，構(gòu)成兩段過渡連接內(nèi)弧面；該兩段過渡連接內(nèi)弧面與所述外弧面及兩個 側(cè)面連接，形成一個矩形通道。所述兩段過渡連接內(nèi)弧面為第一內(nèi)弧面與第二內(nèi)弧面，且第一內(nèi)弧面沿第二內(nèi)弧 面的弧面延伸與入口端相連。所述第一內(nèi)弧面的半徑與弧長大于外弧面的半徑與弧長；外弧面的半徑與弧長大 于第二內(nèi)弧面的半徑與弧長；且第一內(nèi)弧面的圓心在入口端斷面的延長面上；第二內(nèi)弧面 的圓心在出口端斷面的延長面上。由以上可見，本發(fā)明首先通過第一內(nèi)弧面對貼近內(nèi)弧面處的入流流體進行減速和 緩慢變向，使流體緩緩?fù)ㄟ^可能產(chǎn)生負壓、高速渦旋區(qū)的前半部分內(nèi)弧面。在流體經(jīng)過前半 部分內(nèi)弧面后為了令流體快速轉(zhuǎn)向，第二內(nèi)弧面的的半徑與弧長都較小。這就使得流體經(jīng) 過彎管后不在與彎管相接部分形成渦旋。從而同時消除彎管內(nèi)弧面處的渦旋與流體經(jīng)過彎 管后產(chǎn)生的渦旋，如圖2所示。從而達到較小阻力的作用。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，無需通過在彎頭中添加導(dǎo)葉對流體的導(dǎo)流作用來消除彎 頭內(nèi)弧面處的渦旋，從而達到減小阻力的目的。其制造和安裝相對簡單，成本低，便于推廣應(yīng)用。


圖1是普通彎頭內(nèi)流場示意圖；圖2是本發(fā)明低阻力方形彎頭內(nèi)流場示意圖；圖3 是現(xiàn)有的方形彎管示意圖；圖4是本發(fā)明低阻力方形彎頭示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細地說明。如圖4所示，該低阻力方形彎頭，包括彎頭入口端與出口端，沿該入口端與出口端 連接段設(shè)有內(nèi)弧面與外弧面3，其中在所述內(nèi)弧面與入口端連接段設(shè)另一內(nèi)弧面，構(gòu)成兩 段過渡連接內(nèi)弧面；該兩段過渡連接內(nèi)弧面與所述外弧面3及兩個側(cè)面4連接，形成一個矩 形通道。上述兩段過渡連接內(nèi)弧面為第一內(nèi)弧面1與第二內(nèi)弧面2，且第一內(nèi)弧面1沿第二 內(nèi)弧面2的弧面延伸與入口端相連。本發(fā)明包括第一內(nèi)弧面1、第二內(nèi)弧面2、外弧面3以 及兩個側(cè)面4。其中，第一內(nèi)弧面1與第二內(nèi)弧面2連接；第一內(nèi)弧面1、第二內(nèi)弧面2和外 弧面3分別與兩個側(cè)面4連接并形成一個矩形通道。并且第一內(nèi)弧面1的半徑與弧長大于 外弧面3的半徑與弧長；外弧面3的半徑與弧長大于第二內(nèi)弧面2的半徑與弧長；且第一內(nèi) 弧面1的圓心在入口端斷面的延長面上；第二內(nèi)弧面2的圓心在出口端斷面的延長面上。如圖2所示，本發(fā)明首先通過第一內(nèi)弧面1對貼近內(nèi)弧面處的入流流體進行減速和緩慢變向，使流體緩緩?fù)ㄟ^可能產(chǎn)生負壓、高速渦旋區(qū)的前半部分內(nèi)弧面。在流體經(jīng)過前半部分內(nèi)弧面后為了令流體快速轉(zhuǎn)向，第二內(nèi)弧面2的的半徑與弧長都較小。這就使得流 體經(jīng)過彎管后不在與彎管相接部分形成渦旋。從而同時消除彎管內(nèi)弧面處的渦旋與流體經(jīng) 過彎管后產(chǎn)生的渦旋。從而減小流體流過彎頭時的阻力。
權(quán)利要求
低阻力方形彎頭，包括彎頭入口端與出口端，沿該入口端與出口端連接段設(shè)有內(nèi)弧面與外弧面(3)，其特征在于在所述內(nèi)弧面與入口端連接段設(shè)另一內(nèi)弧面，構(gòu)成兩段過渡連接內(nèi)弧面；該兩段過渡連接內(nèi)弧面與所述外弧面(3)及兩個側(cè)面(4)連接，形成一個矩形通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低阻力方形彎頭，其特征在于所述兩段過渡連接內(nèi)弧面為 第一內(nèi)弧面(1)與第二內(nèi)弧面(2)，且第一內(nèi)弧面(1)沿第二內(nèi)弧面(2)的弧面延伸與入口 端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低阻力方形彎頭，其特征在于所述第一內(nèi)弧面(1)的半徑 與弧長大于外弧面(3)的半徑與弧長；外弧面(3)的半徑與弧長大于第二內(nèi)弧面(2)的半 徑與弧長；且第一內(nèi)弧面(1)的圓心在入口端斷面的延長面上；第二內(nèi)弧面(2)的圓心在 出口端斷面的延長面上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型低阻力方形彎頭，包括第一內(nèi)弧面、第二內(nèi)弧面、外弧面以及兩個側(cè)面。其中，第一內(nèi)弧面與第二內(nèi)弧面連接；第一內(nèi)弧面、第二內(nèi)弧面和外弧面分別與兩個側(cè)面連接并形成一個矩形通道；第一內(nèi)弧面的半徑與弧長大于外弧面的半徑與弧長；外弧面的半徑與弧長大于第二內(nèi)弧面的半徑與弧長；第一內(nèi)弧面和第二內(nèi)弧面的圓心分別在入口斷面和出口斷面的延長面上。該彎頭的獨特設(shè)計同時消除了流體在經(jīng)過彎頭內(nèi)弧面時產(chǎn)生的渦旋區(qū)；和流體在彎管與直管相接處產(chǎn)生的渦旋區(qū)。從而最終達到減小流體經(jīng)過彎管時的阻力。
文檔編號F24F13/00GK101832625SQ20101018137
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者李安桂, 陳磊, 高然 申請人:西安建筑科技大學(xué)