一种强化对流传热装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种强化对流传热装置，该装置包括：沿第一方向延伸的基管；所述基管为刚性基管；所述基管内部用于第一流体流动，所述基管外部用于第二流体流动，所述第一流体和所述第二流体能通过所述基管的管壁传热；所述基管的外表面沿周向具有迎接所述第二流体的迎流表面和背对所述迎流表面的背流表面；沿第二方向延伸的肋片；所述肋片沿所述第二方向具有连接端和自由端，所述连接端固定连接于所述基管的背流表面；所述肋片表面平行于所述第一方向；所述肋片为弹性肋片。本发明专利技术提供的一种强化对流传热装置，能够提高对流传热效率。

An enhanced convective heat transfer device

【技术实现步骤摘要】
一种强化对流传热装置
本专利技术涉及管道换热
，特别涉及一种强化对流传热装置。
技术介绍
在石油、化工、制冷、电力等众多工业领域中都需要大量的换热装置，用来实现热量在冷、热流体媒介之间的传递，达到加热或制冷(散热)的目的。在换热器传热过程中，固壁与流体间的对流传热热阻通常远大于固壁内导热热阻。在热交换过程中，对流传热效率不高是导致热流量降低和传热效率低下的主要原因。因此，强化对流传热是提高换热器效率的关键。研究对流换热问题时，所设想的流体的温度变化全部集中于其中的一流体薄层，该薄层为热边界层。当流体流过现有技术中用于换热的管道后，会形成热边界层和“死水”区(流体流动较为缓慢的区域)，从而增大对流传热热阻，阻碍对流传热，导热传热效率不高。
技术实现思路
为了克服现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种强化对流传热装置，能够提高对流传热效率。本申请的技术方案如下：一种强化对流传热装置，包括：沿第一方向延伸的基管；所述基管为刚性基管；所述基管内部用于第一流体流动，所述基管外部用于第二流体流动，所述第一流体和所述第二流体能通过所述基管的管壁传热；所述基管的外表面沿周向具有迎接所述第二流体的迎流表面和背对所述迎流表面的背流表面；沿第二方向延伸的肋片；所述肋片沿所述第二方向具有连接端和自由端，所述连接端固定连接于所述基管的背流表面；所述肋片表面平行于所述第一方向；所述肋片为弹性肋片。作为一种优选的实施方式，所述基管的截面为圆形；所述迎流表面和所述背流表面所对应的圆心角均为180°；所述肋片的连接端连接于所述背流表面沿周向的中间位置。作为一种优选的实施方式，所述第二方向为所述基管的径向。作为一种优选的实施方式，所述肋片为矩形肋片。作为一种优选的实施方式，所述肋片沿所述第二方向的边的长度，和所述基管的直径相等。作为一种优选的实施方式，所述肋片平行于所述第一方向的边的长度，和所述基管的长度相等。作为一种优选的实施方式，所述肋片的厚度是所述基管的直径的0.06倍。作为一种优选的实施方式，所述肋片的无量纲弹性模量为104～4.6×104，且所述无量纲弹性模量满足关系式其中，为所述肋片的无量纲弹性模量；E为所述肋片的弹性模量，单位为Pa；ρ∞为所述第二流体的密度，单位为kg/m3；u∞为所述第二流体的流速，单位为m/s。作为一种优选的实施方式，所述肋片的无量纲弹性模量为2×104～4.6×104。作为一种优选的实施方式，所述肋片的无量纲弹性模量为4.6×104。有益效果：本实施方式中的强化对流传热装置在使用时，基管与第二流体相比具有不同的温度。肋片的连接端固定连接在基管的背流表面，肋片的表面与第一方向平行。当有第二流体流过时，所述基管和肋片组成的肋片管结构，将出现热边界层分离并产生周期性的旋涡脱落，交替脱落的旋涡将会使肋片上下两侧压力出现周期脉动，进一步造成弹性肋片周期性的振动，减少边界层厚度和“死水”区面积，从而减小对流传热热阻，强化对流传热。本申请提供的一种强化对流传热装置，能够提高对流传热效率。参照后文的说明和附图，详细公开了本专利技术的特定实施方式，指明了本专利技术的原理可以被采用的方式。应该理解，本专利技术的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本专利技术的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。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，下面将对实施例或现有技术描述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为本申请一个实施例中的强化对流传热装置的结构示意图；图2为图1的俯视图；图2a为本申请另一实施例中的强化对流传热装置的俯视图；图3为不同情况下基管在雷诺数为200的自由来流作用下的时均努塞尔数；图4为在雷诺数为200的自由来流作用下弹性肋片自由端的振幅；图5为在雷诺数为200的自由来流作用下弹性肋片的振动频率；图6为不同情况下基管在雷诺数为200的自由来流作用下的瞬时流线图；图7为不同情况下基管在雷诺数为200的自由来流作用下某一时刻的温度分布等值线图。附图标记说明：1、基管；11、迎流表面；12、背流表面；2、肋片；21、连接端；22、自由端。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。专利技术人研究发现，利用换热结构振动改变原有流场结构、进而加强热边界层和“死水”区(流体流动较为缓慢的区域)与主流的相互作用，阻碍热边界层的形成，增加近壁处的流体湍流度，减少“死水”区面积，从而减小对流传热热阻，可以有效强化对流传热。请参阅图1和图2。本申请实施方式中提供一种强化对流传热装置，包括基管1和肋片2。其中，所述基管1沿第一方向延伸。本文所称“第一方向”是指基管1的长度方向。本申请对基管1的长度和形状不做限制，可以认为本申请所讨论的基管1是一个任意形状和长度的管状体。优选的，基管1是直管。所述基管1是刚性的，第二流体流经基管1时，基管1不发生形变。在实际应用中，基管1内部用于第一流体流动，基管1外部用于第二流体流动，所述第一流体和所述第二流体能通过所述基管1的管壁传热。所述第二流体为自由来流，流动方向与第一方向垂直。所述基管1的外表面沿周向有迎接所述第二流体的迎流表面11和背对所述迎流表面11的背流表面12。第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种强化对流传热装置，其特征在于，包括：/n沿第一方向延伸的基管；所述基管为刚性基管；所述基管内部用于第一流体流动，所述基管外部用于第二流体流动，所述第一流体和所述第二流体能通过所述基管的管壁传热；所述基管的外表面沿周向具有迎接所述第二流体的迎流表面和背对所述迎流表面的背流表面；/n沿第二方向延伸的肋片；所述肋片沿所述第二方向具有连接端和自由端，所述连接端固定连接于所述基管的背流表面；所述肋片表面平行于所述第一方向；所述肋片为弹性肋片。/n

【技术特征摘要】
1.一种强化对流传热装置，其特征在于，包括：
沿第一方向延伸的基管；所述基管为刚性基管；所述基管内部用于第一流体流动，所述基管外部用于第二流体流动，所述第一流体和所述第二流体能通过所述基管的管壁传热；所述基管的外表面沿周向具有迎接所述第二流体的迎流表面和背对所述迎流表面的背流表面；
沿第二方向延伸的肋片；所述肋片沿所述第二方向具有连接端和自由端，所述连接端固定连接于所述基管的背流表面；所述肋片表面平行于所述第一方向；所述肋片为弹性肋片。


2.根据权利要求1所述的强化对流传热装置，其特征在于，所述基管的截面为圆形；所述迎流表面和所述背流表面所对应的圆心角均为180°；所述肋片的连接端连接于所述背流表面沿周向的中间位置。


3.根据权利要求2所述的强化对流传热装置，其特征在于，所述第二方向为所述基管的径向。


4.根据权利要求1所述的强化对流传热装置，其特征在于，所述肋片为矩形肋片。


5.根据权利要求4所述的强化对流传热装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙旭，叶泽华，李文欣，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11