一种被动式增强流体湍流效应的狭窄式通道制造技术

本发明专利技术涉及一种被动式增强流体湍流效应的狭窄式通道,所述的通道截面的宽为6～20mm，高度为1～3mm,通道的上下两个内壁上分别具有高粗糙度区和低粗糙度区,所述的高粗糙度区、低粗糙度区与通道轴线成45度的间隔条纹分布，且两相对内壁面上的条纹分布方向正交。本发明专利技术没有使用平动或转动部件，方法安全可靠；采用被动式增强流体湍流效应的方法，不需要外界辅助动力，仅依靠流体自身动能来增强湍流效应和狭窄通道内的扰动，可用于狭窄通道的换热、混合、管道清理等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种被动式增强流体湍流效应的狭窄式通道
本专利技术涉及流体湍流
，尤其是一种被动式增强流体湍流效应的狭窄式通道。
技术介绍
湍流由于增强了流体无序运动，常被用于流质混合、管道清理、增强换热等场合。而对于狭窄通道而言，其等效水力直径较小，雷诺数也较小，因此理论上不容易形成湍流，而如何在狭窄通道内制造出湍流也成为一个技术难题。专利CN107198977A公开的一种紊流混合器，利用螺旋形扰流片、紊流混合孔道、紊流混合室等特殊结构使管道内流体形成紊流，以实现在短时间内对流体的均匀混合；专利CN104613800A提供了一种内扰流外翅片紊流超导热管,该内扰流外翅片紊流超导热管及换热装置，以内扰流片外翅片紊流超导热管为换热元件制造的换热装置，提高了热管的综合性能。然而，狭窄通道由于空间的局限性，很难利用扰流片、螺旋片等结构来产生湍流。因此，要增强狭窄通道内流体的湍流效应就需要采用新的原理和方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本专利技术提供一种有效提高管内流体湍流效应的被动式增强流体湍流效应的狭窄式通道。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种被动式增强流体湍流效应的狭窄式通道,所述的通道截面的宽为6～20mm，高度为1～3mm,通道的上下两个内壁上分别具有高粗糙度区和低粗糙度区,所述的高粗糙度区、低粗糙度区与通道轴线成45度的间隔条纹分布，且两相对内壁面上的条纹分布方向正交。优选地，所述的高粗糙度区的粗糙度数值在0.05～0.1mm，低粗糙度区的粗糙度数值在0.01～0.04mm。进一步地，为更好地提高湍流效应，所述的高粗糙度区和低粗糙度区呈几何互补图形，高粗糙度区和低粗糙度区的区域大小、位置及朝向满足随机分布规律或规则几何图样。本专利技术的有益效果是：本专利技术没有使用平动或转动部件，方法安全可靠；采用被动式增强流体湍流效应的方法，不需要外界辅助动力，仅依靠流体自身动能来增强湍流效应和狭窄通道内的扰动，可用于狭窄通道的换热、混合、管道清理等领域。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的结构示意图。图2是通道入口速度v与湍流强度k的关系图。图中：1.上玻璃块2.左玻璃块3.下玻璃块4.右玻璃块5.低粗糙度区6.高粗糙度区具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。如图1所示的一种被动式增强流体湍流效应的狭窄式通道，所述的通道截面的宽为6～20mm，高度为1～3mm,通道的上下两个内壁上分别具有高粗糙度区和低粗糙度区,所述的高粗糙度区的粗糙度数值在0.05～0.1mm，低粗糙度区的粗糙度数值在0.01～0.04mm。所述的高粗糙度区、低粗糙度区与通道轴线成45度的间隔条纹分布，且两相对内壁面上的条纹分布方向正交。同时，所述的高粗糙度区和低粗糙度区呈几何互补图形，高粗糙度区和低粗糙度区的区域大小、位置及朝向满足随机分布规律或规则几何图样，以达到进一步提高湍流效应的目的。实施例：所述狭窄式通道由上玻璃块1、左玻璃块2、下玻璃块3、右玻璃块4四块玻璃块粘接围成，组成的通道长为40mm，宽为4mm，高度为1mm。其中上玻璃块1和下玻璃块3内壁面上的低粗糙度区5为等间距条纹，长为4.23mm，宽为1.41mm，间隔4mm，壁面粗糙度为0.01mm，与通道轴线成45度角分布；在低粗糙度区5以外的内壁面为高粗糙度区6，其壁面粗糙度为0.06mm。低粗糙度区5和高粗糙度区6所在区域不同粗糙度的玻璃壁面采用氢氟酸刻蚀法制得，通道相对的内壁面条纹图形以通道轴线为中心呈旋转对称。湍流强度的增强效果如图2所示(狭窄式通道内的流体为水)。图2中A曲线表示图1所示的狭窄式通道的湍流强度k随不同入口速度的变化曲线。若通道内壁面全部采用低粗糙度区5的壁面而外形尺寸不变，则湍流强度k随不同入口速度的变化曲线如图2中的B曲线所示。由图2所示，利用本专利技术的技术方案，在入口流速为1mm/s时，湍流强度值可由原来的0.57×10-5m2/s2增强到1.38×10-5m2/s2，提高至原来的2.42倍。并且从图2中不难获得这样的趋势，即湍流强度值的提高与入口流速成比例。因此，在更高流速下，湍流强度值的提高更将明显。以上述依据本专利技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项专利技术技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项专利技术的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种被动式增强流体湍流效应的狭窄式通道，其特征是：所述的通道截面的宽为6～20mm，高度为1～3mm,通道的上下两个内壁上分别具有高粗糙度区和低粗糙度区,所述的高粗糙度区、低粗糙度区与通道轴线成45度的间隔条纹分布，且两相对内壁面上的条纹分布方向正交。

【技术特征摘要】
1.一种被动式增强流体湍流效应的狭窄式通道，其特征是：所述的通道截面的宽为6～20mm，高度为1～3mm,通道的上下两个内壁上分别具有高粗糙度区和低粗糙度区,所述的高粗糙度区、低粗糙度区与通道轴线成45度的间隔条纹分布，且两相对内壁面上的条纹分布方向正交。2.如权利要求1所述的被动式增强流体湍流效应的狭窄...

【专利技术属性】
技术研发人员：坎标，高运，丁建宁，徐盛松，顾迪，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32