一种强化流动沸腾换热的分段组合式内翅片管装置制造方法及图纸

本申请公开了一种强化流动沸腾换热的分段组合式内翅片管装置，其特征在于，所述翅片管至少划分为两段，其中一段设置为螺纹微翅片管道，其余段设置为光滑管道，翅片管内部设为气液两相流通通道，翅片管一端设为翅片管的流体入口、另一端设为流体出口。本申请提出的由螺纹管与光滑管结合构成的分段组合式管道，根据流型特点，通过调整螺纹的布置从而优化换热性能；同时，实际生活中也有对换热能力要求不同的情况，全光滑管或全螺纹管对于换热的效果不具有灵活可调节性，分段组合式管道也为我们提供了一种控制换热能力的方式。提供了一种控制换热能力的方式。提供了一种控制换热能力的方式。

【技术实现步骤摘要】
一种强化流动沸腾换热的分段组合式内翅片管装置


[0001]本申请涉及一种强化流动沸腾换热的分段组合式内翅片管装置，由螺纹内肋管和光滑管分段组合构成，属于流动沸腾换热设备
，在核能、化工、制冷、电子冷却设备、航空航天、新能源技术等工业领域中有广泛的应用。

技术介绍

[0002]随着制冷设备所占用的能耗比例越来越大，如何进一步提升制冷系统的工作效率、减小管路压降，特别是如何强化设备与管路的换热性能成为了亟待解决的问题。同时随着科学技术的进步，针对高热流环境散热的换热设计技术成为限制科学技术发展的一个重要因素。
[0003]目前换热设备在实际应用中采用的换热管道主要是光滑管和全螺纹内翅片管，相较于光滑管而言，内螺纹微翅片管作为一种强化流动沸腾传热的手段，具有易于生产、增强换热效果等优点，已成为高热流设备散热问题的有效方案之一。在翅片管的基础上，本
已经存在很多改进结构，公开号CN 107677156 A提供的一种可拆卸翅片式空冷换热管，结构简单、翅片可拆卸；申请号202020709398.7提供的一种高效率翅片管通过增大液体流过翅片管本体的时间从而提高散热效果。
[0004]虽然目前采用的全螺纹微翅片管具有良好的传热特性，能够有效提高能源利用效率，但全螺纹内肋管在提高换热能力的同时也会增加流体流动阻力，造成压降升高等问题。
[0005]水平管内流动沸腾换热的前后端特性和机理不同，存在热进口效应，流体在蒸发换热通道内的流型会沿程变化，主要包括单相流、泡状流、塞状流、弹状流、波状流、环状流。除了压降问题，全螺纹管在管段后端的环状流区域里，锯齿状的螺纹会穿破气液界面，形成干涸，造成气相阻塞，不利于气泡的疏离，也会降低换热效果。当改变前后管段内表面条件时，也必会改变对应区域的流动状态以及换热性能。

技术实现思路

[0006]本申请要解决的技术问题是全螺纹管强化换热时的压降缺陷会对流体流动换热产生不良影响的问题，同时提出了一种调节换热能力的技术。
[0007]为了解决上述技术问题，本申请的技术方案是提供了一种强化流动沸腾换热的分段组合式内翅片管装置，其特征在于，所述组合式内翅片管至少划分为两段，其中一段设置为螺纹微翅片管道，其余段设置为光滑管道，翅片管内部设为气液两相流通通道，翅片管一端设为流体入口、另一端设为流体出口。
[0008]优选的，所述螺纹微翅片管道和光滑管道同轴布置，光滑管道的总长和螺纹微翅片管道的长度一致。
[0009]在一些可能的实现方式中，所述翅片管划分为两段，靠近流体入口的一段设为螺纹微翅片管道，靠近流体出口的一段设为光滑管道。
[0010]在一些可能的实现方式中，所述翅片管划分为三段，中间一段设为螺纹微翅片管
道，其余设置为光滑管道。
[0011]在一些可能的实现方式中，所述翅片管划分为两段，靠近流体出口的一段设为螺纹微翅片管道，靠近流体入口的一段设为光滑管道。
[0012]优选的，所述螺纹微翅片管道和光滑管道的外径D
o
为5mm、内径D
i
为4.32mm，所述气液流通通道5长700mm，螺纹微翅片管道1的螺旋角β为18
°
，翅高H为0.14mm，翅数p为38，翅片宽度δ为0.1mm，翅间间距W为0.28mm，齿顶角γ为40
°
。
[0013]优选的，所述螺纹微翅片管道和光滑管道的材质为紫铜，流动工质为R245fa、R410A或R290。
[0014]本申请优点在于，提出了一种由螺纹微翅片管与光滑管结合构成的分段组合式管道，根据流型特点，通过调整螺纹的布置从而优化换热性能；同时，对于实际生活中对换热能力要求不同的情况，全光滑管或全螺纹管对于换热的效果不具有灵活可调节性，而本申请提出的分段组合式管道也为我们提供了一种控制换热能力的方式。因此该专利技术对于制冷空气调节系统、高热流环境散热的强化换热，以及螺纹微翅片管的应用、人为调控换热能力的思路都具有重要意义，对提高能源利用效率、节约能源也有十分重要的意义。
附图说明
[0015]图1为实施例中提供的分段螺纹微翅片管型图，其中，图1a、图1b、图1c分别提供了三种分段类型；
[0016]图2为实施例中提供的螺纹微翅片管局部尺寸示意图；
[0017]图3为光管和螺纹管对各流型影响的对比示意图，其中，图3a为光管，图3b为螺纹管；
[0018]图4为对不同管型沸腾换热特性研究的实验结果图，其中，图4a为换热系数随热流密度和质量流速变化三维图，图4b为组合式管型的压降与全螺纹管压降的比值图；
[0019]图中附图标记为：
[0020]标号说明：
[0021]1‑
螺纹微翅片管道，2
‑
光滑管道，3
‑
流体入口，4
‑
流体出口，5
‑
气液流通通道，6
‑
光滑管对气泡的有利影响，7
‑
螺纹对换热的有利影响，8
‑
螺纹对换热的不利影响，D
o
‑
外径，D
i
‑
内径，β
‑
螺旋角，H
‑
翅高，δ
‑
翅片宽度，W
‑
翅间间距，γ
‑
齿顶角。
具体实施方式
[0022]为使本申请更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0023]实施例
[0024]本实施例提供的是一种强化流动沸腾换热的分段组合式翅片管装置，翅片管整体至少划分为两段，其中一段设置为螺纹微翅片管道1(简称螺纹管)，其余段均设置为光滑管道2，翅片管内部为气液流通通道5，一端设为翅片管的流体入口3、另一端设为流体出口4；
[0025]螺纹微翅片管道1和光滑管道2同轴布置，累计长度、内外径均一致，采用焊接的技术，按照前后分段，和中间分段的方式，使两种管道密封成一体，共有三种类型，如图一所示，图1a中翅片管整体划分为两段，靠近流体入口3的一段设置为螺纹微翅片管道1，简称前螺纹管；图1b中翅片管整体划分为三段，中间一段设置为螺纹微翅片管道1，简称中螺纹管；
图1c中翅片管整体划分为两段，靠近流体出口4的一段设置为螺纹微翅片管道1，简称后螺纹管。
[0026]下面以一组具体尺寸为例，螺纹微翅片管道1和光滑管道2的外径D
o
为5mm，内径D
i
为4.32mm，气液流通通道5长700mm，螺纹微翅片管道1的螺旋角β为18
°
，翅高H为0.14mm，翅数p为38，翅片宽度δ为0.1mm，翅间间距W为0.28mm，齿顶角γ为40
°
，如图2所示；其中螺纹微翅片管道1和光滑管道2的材质为铜，流动工质选择R245fa制冷剂。
[0027]选定热流密度7.98～55.53kW
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强化流动沸腾换热的分段组合式翅片管装置，其特征在于，所述翅片管至少划分为两段，其中一段设置为螺纹微翅片管道(1)，其余段设置为光滑管道(2)，翅片管内部设为气液流通通道(5)，翅片管一端设为流体入口(3)、另一端设为流体出口(4)。2.根据权利要求1所述的一种强化流动沸腾换热的分段组合式翅片管装置，其特征在于，所述螺纹微翅片管道(1)和光滑管道(2)同轴布置，光滑管道(2)的总长和螺纹微翅片管道(1)的长度一致。3.根据权利要求2所述的一种强化流动沸腾换热的分段组合式翅片管装置，其特征在于，所述翅片管划分为两段，靠近流体入口(3)的一段设为螺纹微翅片管道(1)，靠近流体出口的一段设为光滑管道(2)。4.根据权利要求2所述的一种强化流动沸腾换热的分段组合式翅片管装置，其特征在于，所述翅片管划分为三段，中间一段设为螺纹微翅片管道(1)，其余设置为光滑管道(2)。5.根据权利要求2所述的一种强化流动沸腾换热的分...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾洪伟，肖玉洁，杨健，程金玉，何倩，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：