本实用新型专利技术涉及一种表面冲压金字塔的双面强化传热管，包括：管体和金字塔状粗糙元，管体采用冲压技术在内外管壁处形成凸起的金字塔状粗糙元和凹陷的金字塔状粗糙元，两者沿管子的周向和轴向均匀相间布置形成双面强化传热管，金字塔状粗糙元由四个光滑表面汇合而成凹陷的金字塔状粗糙元的底点和凸起的金字塔状粗糙元的顶点，金字塔状粗糙元的棱线呈直线分布。增加更多的传热面积，且会诱导传热管内外流体产生横向涡和纵向涡，增加流体在传热管内外的扰动；产生的涡会破坏传热管内外壁面流动边界层和热边界层的连续性，有利于强化管内外的传热。此种表面冲压金字塔的双面强化传热管在传热量相同的情况下减少了金属耗量，具有高效、节能的特点。节能的特点。节能的特点。
【技术实现步骤摘要】
一种表面冲压金字塔的双面强化传热管
[0001]本技术涉及一种表面冲压金字塔的双面强化传热管。
技术介绍
[0002]管式换热器应用非常广泛，如石油化工领域的管壳式换热器及管翅式换热器。换热管是该类换热器的核心部件之一，其换热性能直接影响换热器整体性能。为了提高换热设备的整体性能，人们对换热管的结构进行了多种设计。
[0003]表面冲压金字塔的双面强化传热管,特别适合油等粘度较大的流体工质，多用于管壳式换热器，其强化传热的机理为增加传热面积和破坏流体边界层产生二次流增强流体扰动，大幅度提高换热器的传热性能，充分利用了强化传热的原理，强化换热异型管可节约生产用料。
[0004]本技术的目的就是克服现有强化传热管单向强化传热的不足，通过将光滑换热管的表面加工成一种表面冲压金字塔状粗糙元的换热异型管，制备出一种传热效率高且应用广泛的双向强化换热管。
技术实现思路
[0005]本技术的目的是提供一种表面冲压金字塔的双面强化传热管，在传热量相同的情况下能减少金属耗量、降低成本。
[0006]为了达到上述目的，本技术采用的技术方案是：
[0007]设计一种表面冲压金字塔的双面强化传热管，采用冲压技术在光管的内外管壁处形成凸起的金字塔状粗糙元和凹陷的金字塔状粗糙元，两者沿管子的周向和轴向均匀相间布置形成双面强化传热管，金字塔状粗糙元由四个光滑表面汇合而成凹陷的金字塔状粗糙元的底点和凸起的金字塔状粗糙元的顶点，金字塔状粗糙元的棱线呈直线分布。
[0008]上述的一种表面冲压金字塔的双面强化传热管，其特征在于：金字塔状粗糙元顶端所在的径向剖面呈花瓣形分布，金字塔状粗糙元顶端所在的轴向剖面为凹凸相间的波浪形管壁。
[0009]上述的一种表面冲压金字塔的双面强化传热管，其特征在于：金字塔状粗糙元的形状可以为菱形或平行四边形，金字塔式粗糙元主流方向的金字塔状粗糙元长度为L，垂直于主流方向的金字塔状粗糙元仰角用θ表示，金字塔状粗糙元的高度是H，金字塔状粗糙元之间紧密的布置在管体上。金字塔型双面强化传热管表面未冲压金字塔状粗糙元前的圆管直径为D,强化传热管的内外管壁都是波浪形扩展壁面。金字塔状粗糙元的形状可以为菱形或平行四边形，根据金字塔式粗糙元的长度比L/D、仰角θ和高度比H/D确认。金字塔的双面强化传热管的结构参数范围为金字塔状粗糙元的长度比L/D为0.26～1.05、相对高度H/D为 0.079～0.1、仰角θ为39.8
°
～71.6
°
。
[0010]用新型的技术效果主要体现在：
[0011](1)本技术中连续的凹凸相间的金字塔状粗糙元，能在相同传热量情况下减
少金属耗量、降低成本，且管子的内外表面都是凹凸不平的波浪形管壁相比单向传热管能起到双面强化传热的作用。
[0012](2)本技术中凹凸相间的金字塔状粗糙元，其长度、仰角和高度所变化范围很小，每个金字塔式粗糙元很小，且紧密的布置在管壁上，相比光滑圆形传热管能增加更多的传热面积。
[0013](3)本技术中由于存在连续的凹凸相间的金字塔状粗糙元，会产生叠加于沿主流方向的涡，增加流体在强化管内的扰动，产生的纵向涡会破坏流动边界层和热边界层的连续性，扰动了流体流态，达到强化传热的目的。
附图说明
[0014]图1为表面冲压有金字塔的双面强化传热管三维模型示意图。
[0015]图2为表面冲压有金字塔的双面强化传热管的轴向剖面图。
[0016]图3为金字塔状粗糙单元结构参数的示意图。
[0017]图4为金字塔状粗糙元顶端所在径向剖面图。
[0018]图5为实施例一的计算结果强化传热因子Nu数随雷诺数Re的变化关系图。
[0019]图6为实施例一的计算结果阻力系数f在不同雷诺数Re下的变化关系图。
[0020]图7为实施例一的计算结果强化传热综合评价因子JF随雷诺数Re的变化图。
[0021]图中，1
‑
管体；2
‑
金字塔状粗糙元；3
‑
凹陷的金字塔状粗糙元；4
‑
凸起的金字塔状粗糙元；5
‑
凹陷的金字塔状粗糙元的底点；6
‑
凸起的金字塔状粗糙元的顶点；7
‑
金字塔状粗糙元的棱线；8、9、10、11
‑
构成金字塔状粗糙元的四个光滑表面。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。图1是本技术的三维模型的示意图。
[0023]结合图1到图4，本专利技术提供一种表面冲压有金字塔的双面强化传热管 (1)，其中包括在其轴向和周向均匀布置的金字塔状粗糙元(2)，金字塔状粗糙元(2)是通过工艺加工一次性在管子表面成型。图2中展示的金字塔状粗糙元 (2)是菱形，但不局限于菱形也可以是平行四边形，表面冲压有金字塔状粗糙元的双面强化传热管的轴向剖面为凹凸相间的波浪形管壁。图4中金字塔状粗糙元顶端所在径向剖面为具有5个金字塔状粗糙元的花瓣形截面，每个金字塔状粗糙元(2)的边长为L＝15mm,金字塔状粗糙元的高为H＝1.9mm。
[0024]为了说明本技术的目的及优点，结合以下数值计算实例对本技术作进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。任何熟悉本
的技术人员在本技术揭露的技术范围内，根据本技术的技术方案及其技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本技术的保护范围之内。
[0025]实施例一
[0026]本算例，将D为19mm,总管长为480mm的表面冲压有金字塔的双面强化传热管和相同尺寸的光管，在等壁温(UWT)边界条件下，Re＝50
‑
500范围内流动与传热特性进行了数值模拟，对比分析表面冲压有金字塔的双面强化传热管，管内流体流动与传热的影响，其中，
金字塔状粗糙元的结构参数分别取为，长度比L/D＝0.31,仰角θ＝45
°
和高度比H/D＝0.09，对比结果如图5、6、7所示。
[0027]图5所示为表面冲压有金字塔的双面强化传热管中强化传热因子Nu数随雷诺数Re的变化关系，从图中可以看出，随着雷诺数的增加强化换热管的传热因子也随之增加，在同一雷诺数下，与光滑圆管相比，强化传热管的换热能力增强13.39％～19.2％。
[0028]图6所示为表面冲压有金字塔的双面强化传热管中流动阻力系数f在不同雷诺数Re下的变化关系，从图中可以看出，随着雷诺数的增加强化换热管的流动阻力系数f呈下降趋势，在同一雷诺数下，与光滑圆管相比，强化传热管的阻力增强28.9％～67.2％。
[0029]图7所示为表面冲压有金字塔的双面强化传热管中强化传热综合评价因子JF随雷诺数Re的变化，从图中可以看出，强化传热综合评价因子JF随雷诺数Re增大而增大，在同一雷诺数下，与光滑圆管本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种表面冲压金字塔的双面强化传热管，包括：管体(1)和金字塔状粗糙元(2)，其特征在于：管体(1)采用冲压技术在内外管壁处形成凸起的金字塔状粗糙元(4)和凹陷的金字塔状粗糙元(3)，两者沿管子的周向和轴向均匀相间布置形成双面强化传热管，金字塔状粗糙元(2)由四个光滑表面(8)、(9)、(10)、(11)汇合而成凹陷的金字塔状粗糙元(3)的底点(5)和凸起的金字塔状粗糙元(4)的顶点(6)，金字塔状粗糙元(2)的棱线(7)呈直线分布。2.根据权利要求1所述的一种表面冲压金字塔的双面强化传热管，其特征在于：金字塔状粗糙元顶端所在的径向剖面呈花瓣形分布，金字塔状粗糙元顶端所在的轴向...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑慧，林志敏，张宇，刘树山，郭安宁，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：新型
国别省市：
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