可调节换热性能和压降的插入件式换热管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可调节换热性能和压降的插入件式换热管，包括管体和置于管体中的插入件，所述插入件由直段和螺旋段组成，所述直段置于管体的入口段，所述螺旋段置于管体的出口段。该可调节换热性能和压降的插入件式换热管可兼顾流体流速和换热性能、具有最优综合换热效果。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及插入件式换热管，尤其涉及可调节换热性能和压降的插入件式换热管。
技术介绍
换热器作为一种不同介质间热交换的通用工艺设备，广泛应用于石油、化工、冶 金、轻工、制药、能源等工业生产中，其性能的改进与提高都会带来明显的节能降耗效果。管 内插入物技术是最方便的一种强化换热技术，扭带也是一种常用的插入物。圆管内插入扭 带后，使圆管的水力直径减小，同时扭带的厚度将使管内平均流速增大，流体被迫产生旋转 流动和二次流，这是一种强制漩涡和轴向流动叠加而成的运动，可产生连续不断的涡流，在 离心力作用下使管中心流体和壁面边界层流体充分混合，减薄层流底层，使壁温降低，并使 轴向速度场均勻化，达到强化传热的效果。现在常见的换热管插入件，整个插入件都采用螺旋状的扭带，这会造成流体流过 换热管时压力损失较大，而对于换热器除了应具有良好的换热性能外，还必须具有较小的 流体流动阻力，而现有的插入件式换热器都注重于换热性能的提高，而忽视了流动阻力的 增加，不能做到换热性能强化和流动阻力增加的良好匹配。同时，现有插入件式换热管不具 有换热性能和压降调节功能，不能满足某些需要较低压降和较高换热性能的特殊场合，特 别是现有工艺系统需要较低压降和较高换热性能的换热器使用的场合。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可兼顾流体流速 和换热性能、具有最优综合换热效果的可调节换热性能和压降的插入件式换热管。为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案一种可调节换热性能和压降的插入件式换热管，包括管体和置于管体中的插入 件，所述插入件由直段和螺旋段组成，所述直段置于管体的入口段，所述螺旋段置于管体的 出口段。所述直段的长度占插入件总长的10% 40%。与现有技术相比，本技术的优点在于本技术的可调节换热性能和压降的插入件式换热管中的插入件由直段和螺 旋段组成，当流体流入管体时，流动热边界层有一个从零开始增长到汇合于管体中心线的 过程，在管体的入口段，其热边界层较薄，局部表面传热系数比充分发展段高，将插入件的 直段置于管体的入口段，充分利用了管道入口段热边界层较薄，局部表面传热系数较大的 特点，使换热管压降增加较小的基础上具有良好的换热性能，同时，插入件的直段使得管体 的水力直径减小，从而导致换热系数有所增大，并且压力损失也不大；在管体的出口段热 边界层较厚，将插入件的螺旋段置于管体的出口段，使得流体产生一个切向速度分量，其流 动速度增大，尤其是靠近管体壁面处，使壁面处剪切应力增大、由二次流导致的流体混合增3强，换热效果得到增强。本技术的由两种结构结合而成的插入件，可以在换热器流动阻 力增加较小的情况下使换热性能得到显著提高，且结构简单、应用范围广，具有很高的经济 实用性和推广价值。通过改变插入件的直段和螺旋段的长度比例，可调节换热管的换热性 能和压降，使换热器的综合换热效果达到最优，提高能源利用率。本技术的可调节换热 性能和压降的插入件式换热管结构简单、便于制作、装拆方便、生产成本低。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是本技术中插入件的结构示意图。图中各标号表示1、管体；2、插入件；21、直段；22、螺旋段。具体实施方式图1和图2示出了本技术的一种可调节换热性能和压降的插入件式换热管实 施例，该换热管包括管体1和插入件2，插入件2置于管体1中，插入件2由直段21和螺旋 段22组成，直段21置于管体1的入口段，螺旋段22置于管体1的出口段。当流体流入管 体1时，流动热边界层有一个从零开始增长到汇合于管体1中心线的过程，在管体1的入口 段，其热边界层较薄，局部表面传热系数比充分发展段高，将插入件2的直段21置于管体1 的入口段，充分利用了管道入口段热边界层较薄，局部表面传热系数较大的特点，使换热管 压降增加较小的基础上具有良好的换热性能，同时，插入件2的直段21使得管体1的水力 直径减小，从而导致换热系数有所增大，并且压力损失也不大；在管体1的出口段热边界层 较厚，将插入件2的螺旋段22置于管体1的出口段，使得流体产生一个切向速度分量，其流 动速度增大，尤其是靠近管体1壁面处，使壁面处剪切应力增大、由二次流导致的流体混合 增强，换热效果得到增强。采用直段21和螺旋段22这两种结构结合而成的插入件2，可以 在换热器流动阻力增加较小的情况下使换热性能得到显著提高，且结构简单、应用范围广， 具有很高的经济实用性和推广价值。直段21的长度占插入件2总长的10% 40%，本实 施例中为30%，通过改变插入件2的直段21和螺旋段22的长度比例，可调节换热管的换热 性能和压降，使换热器的综合换热效果达到最优，提高能源利用率。本技术的可调节换 热性能和压降的插入件式换热管结构简单、便于制作、装拆方便、生产成本低。上述只是本技术的较佳实施例，并非对本技术作任何形式上的限制。虽 然本技术已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本技术。任何熟悉本领域 的技术人员，在不脱离本技术技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的
技术实现思路
对本技术技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因 此，凡是未脱离本技术技术方案的内容，依据本技术技术实质对以上实施例所做 的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本技术技术方案保护的范围内。权利要求一种可调节换热性能和压降的插入件式换热管，包括管体(1)和置于管体(1)中的插入件(2)，其特征在于所述插入件(2)由直段(21)和螺旋段(22)组成，所述直段(21)置于管体(1)的入口段，所述螺旋段(22)置于管体(1)的出口段。2.根据权利要求1所述的可调节换热性能和压降的插入件式换热管，其特征在于所 述直段(21)的长度占插入件(2)总长的10% 40%。专利摘要本技术公开了一种可调节换热性能和压降的插入件式换热管，包括管体和置于管体中的插入件，所述插入件由直段和螺旋段组成，所述直段置于管体的入口段，所述螺旋段置于管体的出口段。该可调节换热性能和压降的插入件式换热管可兼顾流体流速和换热性能、具有最优综合换热效果。文档编号F28F13/12GK201653223SQ20102019027公开日2010年11月24日 申请日期2010年5月14日 优先权日2010年5月14日专利技术者姜建荣, 姜昌伟, 李行, 童永清 申请人:杭州美宝炉窑工程有限公司;长沙理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可调节换热性能和压降的插入件式换热管，包括管体（１）和置于管体（１）中的插入件（２），其特征在于：所述插入件（２）由直段（２１）和螺旋段（２２）组成，所述直段（２１）置于管体（１）的入口段，所述螺旋段（２２）置于管体（１）的出口段。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜昌伟，童永清，李行，姜建荣，
申请(专利权)人：杭州美宝炉窑工程有限公司，长沙理工大学，
类型：实用新型
国别省市：86[]