双螺旋涡流管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种双螺旋涡流管，其管体内部在管壁上形成预定旋向的内螺旋线，相应地，管体外部在管壁上形成与所述内螺旋线向相同的外螺旋线，且所述内螺旋线和外螺旋线的导程相同，对应牙顶一一对应。本双螺旋涡流管换热效率高，且制造成本低。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种适用于石油化工、化肥和电力等行业进行能量交换的异型结 构换热元件，是能量交换设备的基本元件，其中所说的能源交换设备通常称为换热器，是将 热流体部分的热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
技术介绍
公知的换热元件主体结构为管形体，内外壁都比较光滑，目前应用于各类换热器 中的热交换元件均属此类。但基于牛顿内摩擦定律的流体力学的边界层理论可知，流体在 管内的输送会形成层流，在边界的流体质点必然黏附在固体边界上，流速为零，加之内摩擦 的作用，使得在管的轴线区域流速最大。这必然使得流速较慢的部分温度低，而流速较快的 部分温度高，边界层形成了一个热传导的阻碍层，对热交换效率有比较大的负面影响。因此，本领域的技术人员在如何解决边界层的负面影响问题方面作出了很多有益 的探索，并设计出了多种模型。其一是在换热元件内设置扰流板，以使流通于所述管形体内 的流体不仅沿管体轴线方向流动，还直接作用于管壁上形成冲刷边界层的紊流。但由于所 述扰流板位于管体内，加工非常困难，且此类换热元件流阻太大。再一种模型是所说的管形体是由一组锥台形体依次焊接而成，可以增大换热面 积，并具有一定的消除边界层的作用，但其作用有限，主要是其所形成的流体状态仍然是层 流，并且此类换热元件加工成本偏高。还有一种则是在换热元件内外各设置一组环形槽，用以形成扰流，该类换热元件 仍然存在加工困难的问题，且除环型槽区域外，其余部分的所形成的仍然是层流。目前具有较好换热性能的一种管体的管内管壁上设有小波纹、管外管壁上设有螺 旋状圆弧凹槽的螺旋波纹换热管。不过其管体上所形成的小波纹和螺旋状圆弧形态相差太 大，从加工形式上来看，若想形成此结构，必然管体内外分别进行加工，且两个加工工序应 当不会相互影响，加工比较困难。此外，波纹形态的扰流结构所形成的扰流主要是以受冲击 表面的切平面为反射面按照反射原理形成的扰流，显然，背向于管体轴线的波纹面仍然无 法克服边界层的影响，有效换热面积仍然很小。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种双螺旋涡流管，该双螺旋涡流管换热 效率高，且制造成本低。本技术采用的技术方案为本技术双螺旋涡流管，其管体内部在管壁上形成预定旋向的内螺旋线，相应 地，管体外部在管壁上形成与所述内螺旋线向相同的外螺旋线，且所述内螺旋线和外螺旋 线的导程相同，对应牙顶一一对应。根据本技术技术方案的双螺旋涡流管的管体具有内外的双螺旋结构，能够将 层流的流体导流成涡流，涡流可以很好的冲刷管壁，从而，可以对边界层有比较好的冲刷效果。另一方面，此结构可以加大有效换热元件的换热面积，进一步地提高了换热效率，同类 管材可提高换热面积8% -20%。显然，在等效条件下，也已明显节省设备原材料的消耗，此 消耗可降低5% -15%。此外，由于内外螺旋结构对应，在加工过程中利用机压成型工艺可以一次成型，加工简单，制造成本低。上述双螺旋涡流管，所述内螺旋线和外螺旋线的牙型主体为圆弧形。上述双螺旋涡流管，所述圆弧形的曲率在0. 05-1。上述双螺旋涡流管，所述内螺旋线和外螺旋线的头数为1头以上。上述双螺旋涡流管，所述导程为管体名义内径的0. 2-1. 2倍。上述双螺旋涡流管，所述内螺旋线的牙顶到牙底的径向距离为所述导程的 0. 03-0. 15 倍。上述双螺旋涡流管，所述内螺旋线的牙顶到牙底的径向距离为所述导程的 0. 03-0. 08 倍所述内螺旋线的螺旋角的角度为70-85度。所述管体两端设有连接部。所述管体内外均设有防腐层。附图说明下面结合说明书附图对本技术的技术方案作进一步的说明，其中图1为本技术实施例的结构示意图。图中1、连接部，2、内螺旋线，3、外螺旋线，4、管体。具体实施方式参照说明附图1，其示出了一种双螺旋涡流管，其管体4内部在管壁上形成预定旋 向的内螺旋线2，相应地，管体外部在管壁上形成与所述内螺旋线向相同的外螺旋线3，且 所述内螺旋线和外螺旋线的导程S相同，对应牙顶一一对应。关于本方案中所使用的技术特征名称，部分的借用了螺纹的概念，但需要指出的 是，在热交换
中，尤其是关于异型换热元件
中，还没有形成统一的行业标 准，因此，这里的技术特征名称仅是为了行为的方便，并不对技术特征本身形成具体限定。关于内、外螺旋线，两者并不讲究螺纹连接上的配合，两者的牙型没有严格意义上 的要素相同。并且关于加工方式的上述论述，在此也很难保证两者在要素上的完全相同。 关于技术特征的名称，图1中部分的剖开了管体，剖面为波浪形，为了行文的方便，对应内 螺纹的称为内波纹，对应外螺纹的称为外螺纹，以下类同。再把上述螺纹概念说明一下， 假定所说波浪的波长是一个值，那么所说外螺旋线的波谷部分的宽度占整个波长长度的 1/20-1/2，所以所说的螺纹仅是转用概念。优选地，所述内螺旋线和外螺旋线的牙型主体为圆弧形，或者波纹的波形为圆弧 形，这种结构更有利于加工成型。进一步地，所述圆弧形的曲率在0. 05-1。关于曲率的选择，本领域的技术人员可以 充分考虑管体的内径d，流体的黏度、流速和压力，根据具体的实验进行选择，上述数值范围是根据实验的理论值，基本覆盖了现有换热器的可选择范围。此外，本领域的技术人员可以根据自己的需要选择或者组合以下优选的方式所述内螺旋线和外螺旋线的头数为1头以上，通常情况下优选1头和两头，基本上 都可以满足要求。所述导程为管体名义内径d的0.2-1. 2倍。这里还涉及到外螺旋线的大径D，其主 要是对另一种换热介质的扰流，具体可参考内螺纹的选择。关于导程不宜过小，留阻过大， 而导程较大时则起不到扰流的作用。为了起到更好的扰流作用，所述内螺旋线的牙顶到牙底的径向距离为所述导程的 0. 03-0. 15 倍。所述内螺旋线的牙顶到牙底的径向距离为所述导程的0. 03-0. 08倍。从螺旋角可以看出，本方案并非完全挪用螺纹的特征，螺纹的螺旋角通常都小于 60度，本方案的螺旋角必须在上述范围内，不然绕流效果会比较差，当然，在上述范围之外 不是不能用，是一种劣化的选择方式。为了方便连接，所述管体两端设有连接部。根据换热介质的不同，本领域的技术人员可以根据需要在所述管体内外均设有相 应的防腐层。权利要求一种双螺旋涡流管，其特征在于其管体(4)内部在管壁上形成预定旋向的内螺旋线(2)，相应地，管体外部在管壁上形成与所述内螺旋线向相同的外螺旋线(3)，且所述内螺旋线和外螺旋线的导程(S)相同，对应牙顶一一对应。2.根据权利要求1所述的双螺旋涡流管，其特征在于所述内螺旋线和外螺旋线的牙 型主体为圆弧形。3.根据权利要求2所述的双螺旋涡流管，其特征在于所述圆弧形的曲率在0.05-1。4.根据权利要求1至3任一所述的双螺旋涡流管，其特征在于所述内螺旋线和外螺 旋线的头数为1头以上。5.根据权利要求4所述的双螺旋涡流管，其特征在于所述导程为管体名义内径(d) 的 0. 2-1. 2 倍。6.根据权利要求5所述的双螺旋涡流管，其特征在于所述内螺旋线的牙顶到牙底的 径向距离为所述导程的0. 03-0. 15倍。7.根据权利要求6所述的双螺旋涡流管，其特征在于所述内螺旋线的牙顶到牙底的 径向距离为所述导程的0. 03-0. 08倍。8.根据权利要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双螺旋涡流管，其特征在于其管体（４）内部在管壁上形成预定旋向的内螺旋线（２），相应地，管体外部在管壁上形成与所述内螺旋线向相同的外螺旋线（３），且所述内螺旋线和外螺旋线的导程（Ｓ）相同，对应牙顶一一对应。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李长明，李振宙，娄毓昌，辛伟，
申请(专利权)人：山东华拓石化设备有限公司，
类型：实用新型
国别省市：88[中国|济南]