本發(fā)明涉及熱交換器中的換熱管,尤其涉及一種強化換熱結(jié)構(gòu)的換熱管。
背景技術(shù):
熱交換器、也稱換熱器,是石油、化工、動力、能源、冶金、航空、車輛、制冷、食品、環(huán)保以及其他許多工業(yè)部門廣泛使用的通用工藝設(shè)備,是保證加工過程正常順利運轉(zhuǎn)不可缺少的關(guān)鍵部件,在材質(zhì)消耗、動力消耗及工程投資方面占有很重要的份額。目前,能源危機越來越嚴重,以能源為中心的社會、經(jīng)濟、環(huán)境等問題日益突出,節(jié)能和能源的合理有效利用顯得尤為重要。
要提高換熱器的效率,即強化換熱器的傳熱,可采取某些技術(shù)措施以提高換熱設(shè)備的傳熱量或者在滿足原有傳熱量條件下,使它的體積縮小。換熱器傳熱強化通常使用的手段包括三類:擴展傳熱面積(F);加大傳熱溫差;提高傳熱系數(shù)(K)。而在特定的使用條件下,通常傳熱溫差是固定的,因此換熱器的強化傳熱集中在擴展傳熱面積和提高傳熱系數(shù)上?,F(xiàn)在已有的,比較好的方案是采用螺旋管以增大傳熱面,加入擾動以提高傳熱系數(shù)。專利號為CN93246616.8的《螺旋雙圓弧扁管式換熱器》,其結(jié)構(gòu)就具有一定的強化傳熱作用。它的換熱管為螺旋雙圓弧扁管形狀,其螺旋是以換熱管自身的軸心為中心線,將管本身扭成螺紋狀,通過其換熱管的形狀使得管內(nèi)介質(zhì)流動狀態(tài)發(fā)生一些改變,可以獲得較常規(guī)換熱器略大一點的對流換熱系數(shù)。但是,由于其螺旋升角過大,故對流換熱系數(shù)的提高十分有限;而且要把扁管形狀的換熱管加工成螺旋狀,其難度也相當大。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于克服上述不足,提供一種能夠極大地提高對流換熱系數(shù)、且加工容易的螺旋狀換熱管。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:一種螺旋狀換熱管,它起換熱作用的部分呈螺旋狀,所述換熱管的橫截面為圓環(huán)形;起換熱作用部分的螺旋升角(θ)為10°~30°、其螺距(h)為該換熱管外徑的3~6倍;把該換熱管兩端固定在換熱器上的管段,即換熱管的進口端(1)和出口端(2)均為一段直管。
所述螺旋升角(θ)為10°~15°,其螺距(h)為該換熱管外徑的4~5倍。
所述螺旋狀換熱管豎直地安裝在相應換熱器中。
當所述螺旋狀換熱管水平或傾斜地安裝在相應換熱器中時,至少在該螺旋狀換熱管的中部,連接有把它吊在相應換熱器中的吊索。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明不但有很高的傳熱效率,而且還有很強的自凈和防結(jié)垢的能力,能有效的利用空間,實現(xiàn)小空間大熱量熱傳輸?shù)哪芰?。是一種結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)成本低廉的綜合節(jié)能方案。相對于一般的自凈傳熱管而言,本發(fā)明阻力更小,結(jié)構(gòu)更為簡單,不但成本低廉,而且能夠很快地在實際中推廣與應用。
附圖說明
圖1為發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖 。
圖2為圖1的俯視圖 。
其中:
進口端1、出口端2。
具體實施方式
一種螺旋狀換熱管,它起換熱作用的部分呈螺旋狀(參考圖1、2)。在本發(fā)明中,換熱管的橫截面為圓環(huán)形,起換熱作用部分的螺旋升角θ為10°~30°、其螺距h為該換熱管外徑的3~6倍;把該換熱管兩端固定(通常為焊接)在換熱器上的、其換熱介質(zhì)的進口端1和出口端2與現(xiàn)有技術(shù)相同,均是一段直管(顯然,它們均只是一小段)。根據(jù)實際安裝情況,該進口端1或出口端2的這一小段直管,既可以與該螺旋管段的兩端直接延長或折彎、也可以折彎到它們或它們之一的軸線與螺旋管段軸線重疊的狀態(tài)(由于顯見,附圖僅繪制出了進口端1和出口端2的兩一小段直管的軸線均與螺旋管段軸線重疊的結(jié)構(gòu))。
顯然,換熱管中起換熱作用部分的螺旋升角θ的大小、螺距h的數(shù)值,應當根據(jù)相應換熱器和其他條件與要求來確定。例如:螺旋升角θ為10°、螺距h為該換熱管外徑的3倍;螺旋升角θ為30°、螺距h為該換熱管外徑的6倍;或者螺旋升角θ為10°、其螺距h為該換熱管外徑的6倍;螺旋升角θ為30°、其螺距h為該換熱管外徑的3倍等等,均有程度不同的有益效果。
進一步講,在其他條件允許的情況下(例如,螺旋管外徑?jīng)]有受到限制),那么,所述螺旋升角θ以10°~15°,其螺距h以該換熱管外徑的4~5倍為宜。例如:取螺旋升角θ為12°,取螺距h為該換熱管外徑的4.5倍。
更進一步講,該螺旋狀換熱管更適合于豎直地安裝在相應換熱器中。
當因其他條件限制,該螺旋狀換熱管需要水平或傾斜地安裝在相應換熱器中時,至少在該螺旋狀換熱管的中部,應當連接把它吊在相應換熱器中的吊索(通常為足以承受其重量的鋼絞繩)。
顯然,在選購繞制該螺旋狀換熱管的管材時,應當格外注意其材料的柔性,在繞制時注意不要出現(xiàn)裂紋,以免將來產(chǎn)生疲勞破壞。