一种碟形换热管制造技术

本发明专利技术公开一种碟形换热管，包括首尾连接设置的上管壁和下管壁，上管壁和下管壁均包括依次连接的前端、中端和末端，上管壁和下管壁均呈弧形；上管壁和下管壁的前端为两条第一圆弧，两条第一圆弧相交形成尖端，上管壁和下管壁的末端为两条第二圆弧，两条第二圆弧相交形成尖端。本发明专利技术中的碟形换热管，能够有效提高换热管传热综合特性，既能满足加工、安装成本低，又能有效地加强外部流体的流动效果，提升换热管换热性能，减少对外部流体对换热器的磨损与外部流体的沉积，整体提高换热管的安全性与经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种碟形换热管
本专利技术涉及换热器
，特别是涉及一种碟形换热管。
技术介绍
换热管作为一种进行两种热交换介质不发生之间接触情况下进行热量交换的设备，广泛应用于化工、能源、动力领域中。为了提高工业生产的经济性、增强设备的安全可靠性，对换热管进行结构优化非常必要。目前工业上广泛应用的换热管多是圆形和椭圆形，其中圆形换热管便于加工且成本较低，而椭圆形换热管相较圆形换热管有更低的流动阻力，更高的换热效率且更便于布置。但圆形和椭圆形换热管流动阻力均有下降的空间，背流面也均易形成较大尾涡，造成管外流体的沉积，且换热管在运行中磨损严重，大大影响了换热管的使用安全性与寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种碟形换热管，以解决上述现有技术存在的问题，该碟形换热管的结构设置能够有效提高换热管传热综合特性，既能满足加工、安装成本低的需求，又能有效地加强外部流体的流动效果，提升换热管换热性能，减少对外部流体对换热器的磨损与外部流体的沉积，整体提高换热管的安全性与经济性。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种碟形换热管，包括首尾连接设置的上管壁和下管壁，所述上管壁和下管壁均包括依次连接的前端、中端和末端，所述上管壁和下管壁均呈弧形；所述上管壁和下管壁的前端为两条第一圆弧，两条所述第一圆弧相交形成尖端，所述上管壁和下管壁的末端为两条第二圆弧，两条所述第二圆弧相交形成尖端。可选的，所述上管壁与所述下管壁对称设置。可选的，所述前端、中端与末端之间采用平滑过渡连接。可选的，所述第一圆弧与所述第二圆弧相对于所述换热管中心对称。可选的，所述上管壁和下管壁的中端为两条第三圆弧，两条所述第三圆弧是半径为R的两个圆的一部分。可选的，所述上管壁的第三圆弧与所述下管壁的第三圆弧所在的两个圆其圆心距的范围为R～2R。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：1、碟形换热管前端为两条圆弧相交的尖端，有利于减小管外流体的流动损失；2、碟形换热管中端为两条圆弧，不仅加强了换热器的换热效果，还有效地减少管外流体流动的压降，降低外部流体流动阻力损失；3、碟形换热管末端为两条圆弧相交的尖端，减少管外流场的回流区，减轻换热管的磨损与管外流体的沉积。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术中碟形换热管的结构示意图；图2为本专利技术中碟形换热管管外流体速度分布云图；图3为椭圆形换热管管外流体速度分布云图；图4为圆形换热管管外流体速度分布云图；图5为本专利技术碟形换热管管外流体流线图；图6为椭圆形换热管管外流体流线图；图7为圆形换热管管外流体流线图；图8为本专利技术碟形换热管管外流体压强分布云图；图9为椭圆形换热管管外流体压强分布云图；图10为圆形换热管管外流体压强分布云图；图11为碟形、椭圆形以及圆形换热管管外流体压强变化对比图；其中，1前端；2中端；3末端。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种碟形换热管，以解决上述现有技术存在的问题，该碟形换热管的结构设置能够有效提高换热管传热综合特性，既能满足加工、安装成本低的需求，又能有效地加强外部流体的流动效果，提升换热管换热性能，减少对外部流体对换热器的磨损与外部流体的沉积，整体提高换热管的安全性与经济性。本专利技术的碟形换热管，包括首尾连接设置的上管壁和下管壁，上管壁和下管壁均包括依次连接的前端、中端和末端，上管壁和下管壁均呈弧形；上管壁和下管壁的前端为两条第一圆弧，两条第一圆弧相交形成尖端，上管壁和下管壁的末端为两条第二圆弧，两条第二圆弧相交形成尖端。该碟形换热管，其上管壁和下管壁首尾相连形成完整的换热管，其中前端和末端均为由圆弧相交形成的尖端，在管外流体经过换热管时能够有效减少流体阻力，降低管外流体的流动损失。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。请参考图1至11，其中，图1为本专利技术中碟形换热管的结构示意图；图2为本专利技术中碟形换热管管外流体速度分布云图；图3为椭圆形换热管管外流体速度分布云图；图4为圆形换热管管外流体速度分布云图；图5为本专利技术碟形换热管管外流体流线图；图6为椭圆形换热管管外流体流线图；图7为圆形换热管管外流体流线图；图8为本专利技术碟形换热管管外流体压强分布云图；图9为椭圆形换热管管外流体压强分布云图；图10为圆形换热管管外流体压强分布云图；图11为碟形、椭圆形以及圆形换热管管外流体压强变化对比图。如图1所示，本专利技术提供一种碟形换热管，包括首尾连接设置的上管壁和下管壁，上管壁和下管壁均包括依次连接的前端1、中端2和末端3，上管壁和下管壁均呈弧形；上管壁和下管壁的前端1为两条第一圆弧，两条第一圆弧相交形成尖端，上管壁和下管壁的末端3为两条第二圆弧，两条第二圆弧相交形成尖端。上管壁与下管壁对称设置；前端1、中端2与末端3之间采用平滑过渡连接，保证管外流体的流动顺畅度；第一圆弧与第二圆弧相对于所述换热管中心对称。上管壁和下管壁的中端2为两条第三圆弧，两条第三圆弧是半径为R的两个圆的一部分，上管壁的第三圆弧与下管壁的第三圆弧所在的两个圆其圆心距的范围为R～2R，且两个圆的圆心相对于管壁前端1与末端3的连线对称，设置第三圆弧所在的两个圆的圆心距，保证上下管壁之间的间隙处于一个较小的弧度内，从而降低对管外流体的流动干扰，既能够减少流体损失还能够降低流体阻力。本专利技术中的碟形换热管，能够减少换热管背流面的回流区，降低管外流体(尤其灰粉颗粒)与换热管背流面的接触和流体的沉积，使得换热管积灰、磨损情况减轻；降低流动阻力损失，减少管外流体的压降；增加换热管的换热面积，提高换热管的传热效率。本专利技术中的碟形换热管改变以往的圆形、椭圆形换热管，形成前端1为两条圆弧相交的尖端，中端2为两条等半径的圆弧，末端3为两条圆弧的尖端。图1为本专利技术碟形换热管的结构图，应用Fluent软件对传统圆形换热管、椭圆形换热管及本专利技术中的碟形换热管的外部流体流动进行数值模拟。对本专利技术中的碟形换热管以及以往的圆形和椭圆形换热管，在相同来流速度和工作环境下的流场及流动特性进行比较。外部流体流速为6m/s，沿X轴正向流动，所建模型中，碟形、椭圆形以及圆形换热管的面积均相同，计算所得换热周长依次为188.4mm、143.0mm、135.6mm。根据图2所示，本实施例的碟形换热管背流面有较小的低速区。由图3、图4可见，传统的椭圆形、圆形换热管背流面低速区较大。例如将图2中碟形换热管管外流体的速度分布云图与图4中的圆形换热管相比较，气流流动过程中，在入口阶段，压强几乎没有变化；随着流动的进行，管外流通截面减小，压强逐渐降低，并于换热管最宽的侧面区域处降至最低；随着流动逐渐偏离换热管最宽的侧面区域，压强又将逐渐增大，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碟形换热管，其特征在于：包括首尾连接设置的上管壁和下管壁，所述上管壁和下管壁均包括依次连接的前端、中端和末端，所述上管壁和下管壁均呈弧形；所述上管壁和下管壁的前端为两条第一圆弧，两条所述第一圆弧相交形成尖端，所述上管壁和下管壁的末端为两条第二圆弧，两条所述第二圆弧相交形成尖端。

【技术特征摘要】
1.一种碟形换热管，其特征在于：包括首尾连接设置的上管壁和下管壁，所述上管壁和下管壁均包括依次连接的前端、中端和末端，所述上管壁和下管壁均呈弧形；所述上管壁和下管壁的前端为两条第一圆弧，两条所述第一圆弧相交形成尖端，所述上管壁和下管壁的末端为两条第二圆弧，两条所述第二圆弧相交形成尖端。2.根据权利要求1所述的碟形换热管，其特征在于：所述上管壁与所述下管壁对称设置。3.根据权利要求1所述的碟形换热管，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伶玲，姚旭东，章政，
申请(专利权)人：东南大学，江苏东南环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32