一种内波纹环形管传热元件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种内波纹环形管传热元件，包括同心穿套的直通式外管和波纹形芯管，所述直通式外管和波纹形芯管之间通过绕波纹形芯管的管芯环绕嵌设的多个内翅片支架进行连接固定。本实用新型专利技术结构简单、加工制作简便且传热和承压效果好，通过设置环形通道的内壁面为波纹形状，实现管内流体周期性冲刷管外壁且有效改善管内对流传热的场协同效果，能有效解决传统波纹管所存在的传热效率低、承压能力较差等缺陷。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种在炼油、化工、环保、能源、电力等工业的换热 设备中使用的强化传热元件，尤其是涉及一种内波紋环形管传热元件。
技术介绍
换热器是炼油、化工、环保、能源、电力等工业中一种重要的单元设备通常在化工厂的建设中，换热器约占总投资的10-20%。目前，在换热器 中应用最多的是壳管式换热器，它是工业过程热量传递中应用最为广泛的 一种换热器，其适用的操作温度与压力范围较大，制造成本低，清洗方便， 工作量大，因而在工业应用中往往成为人们的首选。作为一种新型高效管壳式换热器，波紋管换热器已越来越受到关注。 它与传统的管壳式换热器结构基本类似，区别仅在于用横截面周期性变化 的波紋管代替了传统的直管作为换热管。这种换热器具有传热效率高、不 易结垢、热补偿能力强等优点，其核心换热元件为波紋管。对于波紋管内 的强化传热规律研究国内外已有相关报道，其中的一个突出问题是波紋管 内的强化传热性能在低雷诺数状态下(层流)不及普通光管，只有在高雷诺 数(湍流)状态下其强化传热特性才能得以体现，因此，波紋管的强化传热 应用受到了一定的限制。究其原因，可以这样认为在层流时，波紋突起 对于流体的扰动不起作用，反而由于波紋突起增厚了壁面的流动边界层， 从而降低了壁面的对流传热系数，相比较于光管而言，其传热能力有所降 低；而在高湍流状态下，由于流体的涡流运动作用，波紋壁面的周期性突 起对于流体的扰动作用显著，因而有效地增加壁面的对流传热系数，强化 了波紋管内对流传热过程。现有的场协同强化传热理论指出，获得高的对流传热系数的主要途径有两种(l)提高流体速度场和温度场的均匀性；(2)改变速度矢量和热流矢 量的夹角，使两矢量的方向尽量一致。因此，当速度矢量方向与热流矢量 方向相反并在统一直线上时(方向相反时为流体被加热程度最强；方向相 同时为被流体冷却程度最强)，此时的对流传热协同性最好，传热系数最 大，即在对流传热过程中，流体以一定的方式垂直冲刷或接近垂直冲刷固 体壁面时(设法使得流速矢量与热流密度矢量在同一直线上)，能够有效地 提高对流传热系数，极端的例子为射流冲击，具有很强的传热效果，但同 时流动阻力也达到了最大。基于场协同思想，能否找到一种管内流动方式， 实现流体以一定的流动形式周期性冲刷传热壁面，改善对流传热的场协同 效果，从而有效地强化其对流传热。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提 供一种内波紋环形管传热元件，其结构简单、加工制作简便且传热和承压 效果好，通过设置环形通道的内壁面为波紋形状，实现了管内流体周期性 冲刷管外壁且有效改善管内对流传热的场协同效果。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是 一种内波紋环形 管传热元件，其特征在于包括同心穿套的直通式外管和波紋形芯管，所 述直通式外管和波紋形芯管之间通过绕波紋形芯管的管芯环绕嵌设的多 个内翅片支架进行连接固定。所述波紋形芯管的波紋形状为连续周期函数。所述波紋形芯管的波紋为锯齿形、矩形或正弦波形。所述内翅片支架与直通式外管和波紋形芯管之间采用钎焊进行连接。所述多个内翅片支架呈均匀布设。本技术与现有技术相比具有以下优点1、 不仅结构简单，加工制作简便，而且使用搡作方便。2、 将环形管的内壁加工成周期性波紋形状，外管设计为直通道，从而对管内流体流动起到了导流作用，实现环形管内流体周期性冲刷外壁面 (传热壁面)的目的，能有效避免在层流状态由于外壁波紋突起造成的流动 边界层增厚情况，无论管内流体处于层流还是湍流状态，通过管内壁的波 紋导流作用，使得管内对流传热过程具有较好的场协同效果，增强管内流 动的扰动性，从而有效改善管内传热，克服传统波紋管在层流情况下的低 传热效率。3、 与传统波紋管而言，本技术能够有效避免因管内流速小而造 成的传热壁面处流动边界层增厚和传热效率不及光管的现象。4、 本技术具有较高的承压能力。综上所述，本技术结构简单、加工制作简便且传热和承压效果好， 通过设置环形通道的内壁面为波紋形状，实现管内流体周期性冲刷管外壁 且有效改善管内对流传热的场协同效果，能有效解决传统波紋管所存在的 传热效率低、承压能力较差等缺陷。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图l为本技术的结构示意图。图2为图1的左视图。 附图标记说明l一直通式外管； 2 —波紋形芯管； 3—内翅片支架。具体实施方式如图1、图2所示，本技术包括同心穿套的直通式外管1和波紋形 芯管2，所述直通式外管1和波紋形芯管2之间通过绕波紋形芯管2的管芯 环绕嵌设的多个内翅片支架3进行连接固定。实际加工制作时，所述波紋形芯管2的波紋形状为连续周期函数，并且 所述波紋形芯管2的波紋为锯齿形、矩形或正弦波形。本实施例中，所述内翅片支架3与直通式外管1和波紋形芯管2之间釆用钎焊进行连接。所述多 个内翅片支架3呈均匀布设。以上所述，仅是本技术的较佳实施例，并非对本技术作任何限 制，凡是根据本技术技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更 以及等效结构变化，均仍属于本技术技术方案的保护范围内。权利要求1.一种内波纹环形管传热元件，其特征在于包括同心穿套的直通式外管(1)和波纹形芯管(2)，所述直通式外管(1)和波纹形芯管(2)之间通过绕波纹形芯管(2)的管芯环绕嵌设的多个内翅片支架(3)进行连接固定。2. 按照权利要求l所述的一种内波紋环形管传热元件，其特征在于 所述波紋形芯管(2)的波紋形状为连续周期函数。3. 按照权利要求2所述的一种内波紋环形管传热元件，其特征在于 所述波紋形芯管(2)的波紋为锯齿形、矩形或正弦波形。4. 按照权利要求1、 2或3所述的一种内波紋环形管传热元件，其特 征在于所述内翅片支架(3)与直通式外管(1)和波紋形芯管(2)之 间釆用钎焊进行连接。5. 按照权利要求1、 2或3所述的一种内波紋环形管传热元件，其特 征在于所述多个内翅片支架(3)呈均匀布设。专利摘要本技术公开了一种内波纹环形管传热元件，包括同心穿套的直通式外管和波纹形芯管，所述直通式外管和波纹形芯管之间通过绕波纹形芯管的管芯环绕嵌设的多个内翅片支架进行连接固定。本技术结构简单、加工制作简便且传热和承压效果好，通过设置环形通道的内壁面为波纹形状，实现管内流体周期性冲刷管外壁且有效改善管内对流传热的场协同效果，能有效解决传统波纹管所存在的传热效率低、承压能力较差等缺陷。文档编号F28F1/08GK201434626SQ20092003389公开日2010年3月31日 申请日期2009年7月14日 优先权日2009年7月14日专利技术者峰 吴, 睿 李 申请人:西安石油大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内波纹环形管传热元件，其特征在于：包括同心穿套的直通式外管（１）和波纹形芯管（２），所述直通式外管（１）和波纹形芯管（２）之间通过绕波纹形芯管（２）的管芯环绕嵌设的多个内翅片支架（３）进行连接固定。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴峰，李睿，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]