一种螺旋纽带被动强化换热管制造技术

一种螺旋纽带被动强化换热管，包括基管和螺旋纽带，所述螺旋纽带盘旋在基管内，其特征在于，所述螺旋纽带由金属泡沫材料制成，且被烧结于基管的内壁上。本发明专利技术根据强化传热基本原理，将金属泡沫材料的特点与湍流理论相结合。当流体在管内流动时，在螺旋纽带的导流作用下，会产生螺旋状的涡，破坏了流体的边界层，增强了扰动，大大提高了换热系数，同时，因为金属泡沫的多孔，一部分流体还可以穿过纽带孔隙，减少流动阻力。此外，在管内烧结这类高孔隙率的金属泡沫螺旋纽带，可以将换热面延伸到了流体内部，极大地扩展了流体与壁面的换热面积。

【技术实现步骤摘要】
一种螺旋纽带被动强化换热管
本专利技术涉及一种强化换热管，尤其涉及一种流体换热器或散热器中的金属泡沫螺旋纽带被动强化换热管。
技术介绍
管内安装螺旋纽带强化换热管一类增强流体扰动、混合和除垢的高效强化换热形式。现有较多的学者对管内加装螺旋纽带装置进行了研究，在管内加装金属泡沫材料的螺旋纽带是一种比较有效的强化换热方式。专利(^2568324提出了一种在基管内加装螺旋纽带的装置；文献:螺旋纽带在凝汽器中强化换热及除垢的应用(毛琨，李连杰:^^,2007)研究了螺旋纽带在凝汽器中强化换热及除垢的应用；文献:卧式管内流体动力自动清洗螺旋纽带的结构关系研究(刘吉兆，刘志儒，俞秀民研究了螺旋纽带结构参数对纽带清洗能力、流体阻力及传热强化的关系。这些研究对螺旋纽带在管内安装方式各有特点，但是这类强化换热管普遍采用将螺旋纽带与管壁分离的做法，非牢固固定的螺旋纽带增加了换热管的易损性，且由于螺旋纽带不与管壁接触其导热能力被大大限制。此夕卜，制造螺旋纽带所采用的材料基本都是金属薄片，因此这类强化换热管的流体混合受到了一定的限制。 金属泡沫是近年来发展起来的一类集高导热性、高通透性、高表面积密度、轻质、优良机械性能和较好流体混合能力等于一体的理想换热材料。由于金属泡沫具有很强的流体扰动能力和导流能力，能极大增强流体湍动度。金属泡沫完全填充的强化换热通道的换热性能极强，但压降也很大，这大大限制类这类完全填充金属泡沫强化换热形式的应用。而以金属泡沫作为旋流元件的部分填充金属泡沫强化换热管，不仅能使流体流动过程中产生大量二次流，而且具有较小的流动压降。与传统采用金属薄片螺旋纽带的强化管相比，金属泡沫螺旋纽带强化管不仅能提升纽带两侧流体的混合效果，而且金属泡沫烧结在管壁的被动强化换热形式可将管壁热量有效传递到流体内部，从而达到肋片式强化换热效果。
技术实现思路
为解决传统强化换热管存在的问题，本专利技术的目的是提供一种牢固耐用、导热性能好、流体混合能力强的螺旋纽带被动强化换热管。 本专利技术采用的技术方案是:一种螺旋纽带被动强化换热管，包括基管和盘旋在基管内的螺旋纽带，其特征在于，该螺旋纽带由金属泡沫材料制成，且被固定于基管的内壁上。 优选地，该螺旋纽带是通过材料烧结技术固定于所述基管内壁上的。 螺旋纽带可贯穿于整个强化换热管的管段，也可优选地设置于距管口不大于50倍管径的距离处，特别优选为25?50倍的管径距离处，以保证扰动的流体部分为充分发展段。 优选地，金属泡沫材料的孔隙率范围为0.8-0.99，孔密度范围为5？？1-300？？1。 优选地，金属泡沫材料为铜、铝及其合金等高导热性材料。 优选地，螺旋纽带的厚度8不大于0.3倍的基管内径屯，即6 ^ 0.3(1,. 优选地，螺旋纽带的螺距小于管长，对于常规尺寸的长管(管长I ? 30^),螺旋纽带的螺距⑶的范围为20臟彡8彡200臟。 优选地，螺旋纽带的直径(1等于基管内径屯。 优选地，该强化换热管内流体的种类为非腐蚀性的流体。 本专利技术根据强化传热基本原理，将金属泡沫材料的特点与湍流理论相结合，所提供的强化管是一种带有金属泡沫螺旋纽带的被动强化换热管。当流体在管内流动时，在螺旋纽带的导流作用下，会产生螺旋状的涡，破坏了流体的边界层，增强了扰动，大大提高了换热系数，同时，因为金属泡沫的多孔，一部分流体还可以穿过纽带孔隙，减少流动阻力。此夕卜，在管内烧结这类高孔隙率的金属泡沫螺旋纽带，可以将换热面延伸到了流体内部，极大地扩展了流体与壁面的换热面积。如果将这类被动强化换热管应用到管式换热器和散热器中，不仅能够提高管式换热设备的换热性能，而且可以保证较低的压降。而且该结构不需要额外增加其它装备，运行稳定可靠，无须在原设备的结构上做较大改变，还适宜作为换热设备的强化换热管件更换。 【附图说明】 图1是本专利技术换热管的沿轴向截面示意图 图2是本专利技术换热管的垂直轴向截面示意图 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的技术原理做进一步的说明。 实施例1 参见图1和图2，本专利技术涉及的一种螺旋纽带被动强化换热管包括:基管1、螺旋纽带2、流体入口端3和流体出口端4。其中，螺旋纽带2由多孔的金属泡沫材料制成，通过泡沫烧结技术烧结到换热管的基管内壁上，螺旋纽带2的直径与基管1的内径相同，且该螺旋纽带2的两端均设置于距管口 30倍管径的距离处。管壁在受到流体冷却或加热的时候，换热流体从流体入口端3进入换热管，在螺旋纽带的导流作用下旋流流动，同时流体从金属泡沫的孔隙中穿过，显著的增强了流体的扰动，提高了换热性能，交换完热量后从流体出口端4流出。 实施例2 本实施例中，螺旋纽带2的直径略小于基管1的内径，且该螺旋纽带的两端均设置于距管口 50倍管径的距离处。另外，采用的金属泡沫材料为铜铝合金，金属泡沫材料的孔隙率为0.85，孔密度为200？？1。螺旋纽带2的厚度为基管1内径的0.2倍，适用的流体为空气等导热系数较小的气体。 实施例3 本实施例中，螺旋纽带2的直径等于基管1的内径，且该螺旋纽带的两端均设置于距管口 40倍管径的距离处。另外，采用的金属泡沫材料为铜或铝，金属泡沫材料的孔隙率范围为0.9，孔密度范围为20？？1。螺旋纽带2的厚度为基管1内径的0.1倍，适用的流体为粘度较大、导热能力较好的液体。 以上详细描述了本专利技术的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本专利技术的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本
中技术人员依本专利技术的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺旋纽带被动强化换热管，包括基管和螺旋纽带，所述螺旋纽带盘旋在基管内，其特征在于，所述螺旋纽带由金属泡沫材料制成，且被固定于基管的内壁上。

【技术特征摘要】
1.一种螺旋纽带被动强化换热管，包括基管和螺旋纽带，所述螺旋纽带盘旋在基管内，其特征在于，所述螺旋纽带由金属泡沫材料制成，且被固定于基管的内壁上。2.根据权利要求1所述的强化换热管，其特征在于:所述螺旋纽带是通过材料烧结技术固定于所述基管内壁上的。3.根据权利要求1所述的强化换热管，其特征在于:所述螺旋纽带设置于距所述基管管口不大于50倍管径的距离处。4.根据权利要求1所述的强化换热管，其特征在于:所述螺旋纽带设置于距所述基管管口 25?50倍管径的距离处。5.根据权利要求1所述的强化换热管，其特征在于:所述金属泡沫材料的孔隙率范围为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：徐会金，段欣悦，黄善波，徐明海，毛欢，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37