多向波纹内翅片管制造技术

本发明专利技术提供了一种多向波纹内翅片管，包括外管，在外管的内周面均匀分布有多个多向波纹内翅片；所述多向波纹内翅片包括一个根部、两个直壁以及两个折弯，所述两个直壁上分布有多向波纹，同一直壁上的多向波纹的纹路趋势一致；所述折弯与所述外管的内表面钎焊；所述直壁沿所述外管径向伸展；所述外管与所述多向波纹内翅片形成多个平行流通通道。本发明专利技术所提供的多向波纹内翅片管结构形式多样，且易成型加工，与光管相比有效传热面积显著增大，能够强制引导管内流体介质流型，二次流增强、横向扰流加剧、湍流度加大、强力干扰流体介质边界层，达到高效强化传热的目的，同时管内纵向流动阻力可控，与普通内翅片管相比，相同热负荷，阻力显著降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及应用于石油、化工、动力、核能、冶金、制冷、航空航天、环保节能等工业领域的热交换设备中使用的强化传热换热管，特别是涉及一种多向波纹内翅片管。
技术介绍
能源关系着经济发展、国家安全以及社会稳定，是人类生存以及发展所需的重要物质基础。随着现代工业的飞速发展，对能源的需求越来越大，对能源的依赖程度也显著上升，而能源短缺成为制约经济发展的重大瓶颈。目前世界各国都在积极寻找新的能源以及开发清洁能源，开发新能源固然重要，然而节约能源却是当务之急。建设资源节约型和环境友好型社会是我国的基本国策。节能降耗并且着重提高能源利用率是解决能源问题的重要途径。工业节能工作的重中之重，作为基本的传热单元设备——换热器广泛应用于石油、化工、动力、核能、冶金、制冷、航空航天等领域，其动力消耗和设备投资在整个生产过程中占有相当大的比例，因此提高换热器性能对能源利用率有着十分重要的意义。所以换热器的传热强化技术一直以来都是一个重要课题，受到研究人员的重视。管壳式换热器由于结构可靠、技术成熟、适用面广，是目前热力系统中最为常用的换热结构形式，目前工业装置中管壳式换热器约占全部换热器的70%。实现管壳式换热器的高效节能关键在于开发新型高效的强化传热换热管。在强化传热技术中，翅片管由于体积小、传热面积大、效率高的特点被逐步推广应用。普遍的方式是在管外侧加装翅片，强化管外换热。相对而言，在管内侧加装翅片的内翅片管强化传热的研究工作比较少。内翅片管通过在管内加装翅片的方式拓展传热面，达到强化管内传热效率的目的。翅片管由于在管内表面上设翅片而得名，它传热面积比光管可增大疒10倍，传热系数比光管可提高广2倍。由于传热能力的增强和单位体积的传热面积加大，故与光管相比，完成同一热负荷可用较少管数，使设备结构紧凑并使金属消耗量减少。因为翅片的材料可与基管不同，使材料的选择与利用就更加合理。翅片材料根据使用环境和制造工艺来确定，有碳钢、不锈钢、铝及铝合金、钢及钢合金等。另外，采用翅片管使介质与壁面的平均温差降低，使用寿命延长。综合分析对现有内翅片管的研究，发现其研究重点多在于如何大量扩展管内有效传热面积，而针对通过增强管内流体二次流和横向扰流以及纵向减阻的强化传热方式研究却少见。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术提供一种多向波纹内翅片管，其结构形式多样，且易成型加工，与光管相比管内有效传热面积显著增大，而且能够强制引导管内流体介质流型，二次流增强、横向扰流加剧、湍流度加大、强力干扰流体介质边界层，并达到高效强化传热的目的，同时管内纵向流动阻力可控，与其它普通内翅片管相比，达到同一热负荷，阻力显著降低。为解决上述技术问题，本专利技术通过如下技术方案实现:一种多向波纹内翅片管，其整体结构由外管I和芯管2以及若干个多向波纹翅片3组成。外管I和芯管2的管中轴线重合，芯管2嵌套于外管I中。若干个多向波纹翅片3沿外管I与芯管2之间形成的环形截面周向均匀分布，任意相邻两个多向波纹翅片3彼此不接触。多向波纹翅片3的构成，包括一个根部4、两个直壁5和两个折弯6以及两排多向波纹7。多向波纹翅片3的根部4与芯管2的外表面钎焊，直壁5沿外管I径向伸展，而其两个折弯6与外管I的内表面钎焊。芯管2和若干个多向波纹翅片3将外管I划分出若干个独立的平行流通通道。多向波7位于多向波纹翅片3的直壁5上；每个直壁5上有一组连续的多向波纹7 ;同一直壁5上,多向波纹7的纹路趋势一致。所述外管I的横截面可以为圆形、椭圆形、矩形和其它多边形，以及花瓣形。所述外管I的外表面分布着凹槽19 ;并且凹槽19只能位于多向波纹翅片3与外管I形成的平行流通通道的上方，也就是该平行通道相对应的外管I的外表面上。凹槽19的定义是从外管I外表面向管内陷入的凹坑。所述凹槽19的布置分为两大类，即规律性和非规律性分布。规律性分布是指凹槽19总体上沿外管I轴线方向排列，可以用某种数学函数关系式表述；非规律性分布是指凹槽19无法用某种数学函数关系式表述，随机布置在外管I的外表面上。所述凹槽19的规律性分布时，凹槽19可分为多组或多排。所述凹槽19的形状可以是球缺体、椭球缺体、立方体、长方体、多边形棱柱和多边形棱台以及其它规则和不规则形体。所述芯管2的横截面可以为圆形、椭圆形、正方形、矩形和其它多边形。所述芯管2可以是光管、波纹管、螺旋槽管、翅片管和异形管。所述芯管2的外表上有导流翅片18 ;并且导流翅片14只能位于彼此相邻的多向波纹翅片3与外管I形成的平行流通通道的下方，也就是该平行通道相对应的芯管2的外表面上。所述导流翅片18的布置分为两大类，即规律性和非规律性分布。规律性分布是指导流翅片18总体上沿芯管2轴线方向排列，可以用某种数学函数关系式表述；非规律性分布是指导流翅片18无法用某种数学函数关系式表述，随机布置在芯管2的外表面上。所述导流翅片14的规律性分布时，导流翅片18可分为多组或者多排。所述导流翅片18可以是连续统一体，也可以是间断式或者分段式。所述导流翅片18的横截面可以是矩形、梯形、V形、U型和正弦曲线形。所述芯管2上也可以开有多个孔或多条缝。所述芯管2可以作为支撑体，成为整个多向波纹内翅片管的组成部分，起到增强管内多向波纹翅片3结构强度、增加部分有效传热面积和导流作用。所述多向波纹翅片3的根部4与芯管2接触，可以是线接触，也可以是面接触。所述任意相邻两个多向波纹翅片3彼此不接触。所述多向波纹内翅片管中的多向波纹翅片3的数量，可根据实际工况需要而确定。所述芯管2和若干个多向波纹翅片3将外管I划分出若干个独立的平行流通通道，通道横截面积包括花瓣形、梯形、U形、V形或矩形。所述多向波纹3的具体形式可为直波型7、正弦波型8、角波型9。所述多向波纹7的棱顶端15与各自所在直壁5基端14轴线13方向间的夹角为°，其中O ( a々180 ;对于同一多向波纹翅片3,两个直壁5上的夹角a值可相同，亦可不同；对于任意两个多向波纹翅片3，四个直壁5上的夹角a值可完全相同，也可部分相同，或者完全不同。所述对于同一多向波纹翅片3,两个直壁5上的夹角a值相同时,多向波纹7有两种特殊布置，即一是两直壁5上波峰10相对应波峰10、波谷11相对于波谷11 ;二是波峰10相对应波谷11。所述多向内翅片3的每个直壁5上，可以有多组多向波纹7 ;每组多向波纹可以是连续的，也可以是间断式的。所述多向波纹内翅片管对于低黏度流体介质，多向波纹7的总长Z、总宽r和波峰高度#愈大，波纹间距愈小，各直壁5上的夹角a愈不同，同时外管I的凹槽间距19愈小，则多向波纹内翅片管对管内流体介质的传热愈强。适当调节上述各参数时，多向波纹内翅片的管内流体介质即能被有效强化传热，同时也能使流体介质纵向流动阻力可控，甚至与其它普通内翅片管相比，达到同一热负荷，阻力显著降低。所述多向波纹内翅片管使用的管材和板材包括碳钢、不锈钢、铝及铝合金、钢及钢合金、铜及铜合金以及其它特种金属。同样原理，本专利技术创造还公开了一种多向波纹内翅片管，包括外管，其特征在于:在所述外管的内周面均匀分布有多个多向波纹内翅片；所述多向波纹内翅片包括一个根部、两个直壁以及两个折弯，所述两个直壁上分布有多向波纹，同一直壁上的多向波纹的纹路趋势一致；所述折弯与所述外管的内表面钎焊；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多向波纹内翅片管，其特征在于：它由外管(1)和芯管(2)以及若干个多向波纹翅片(3)组成，外管(1)和芯管(2)的管中轴线重合，芯管(2)嵌套于外管(1)中，若干个多向波纹翅片(3)沿外管(1)与芯管(2)之间形成的环形截面周向均匀分布，任意相邻两个多向波纹翅片(3)彼此不接触，外管(1)外表面规律地分布着凹槽(19)；所述多向波纹翅片(3)的构成：包括一个根部(4)、两个直壁(5)和两个折弯(6)以及两组多向波纹(7)，多向波纹翅片(3)的根部(4)与芯管(2)的外表面紧密相贴，直壁(5)沿外管(1)径向伸展，而其两个折弯(6)与外管(1)的内表面牢固接触；芯管(2)和若干个多向波纹翅片(3)将外管(1)划分出若干个独立的平行流通通道；多向波纹(7)位于多向波纹翅片(3)的直壁(5)上；每个直壁(5)上有一组连续的多向波纹(7)；同一直壁(5)上，多向波纹(7)的纹路趋势一致。

【技术特征摘要】
1.一种多向波纹内翅片管，其特征在于:它由外管⑴和芯管⑵以及若干个多向波纹翅片(3)组成，外管(I)和芯管(2)的管中轴线重合，芯管(2)嵌套于外管(I)中，若干个多向波纹翅片(3)沿外管(I)与芯管(2)之间形成的环形截面周向均匀分布，任意相邻两个多向波纹翅片(3)彼此不接触，外管(I)外表面规律地分布着凹槽(19);所述多向波纹翅片(3)的构成:包括一个根部(4)、两个直壁(5)和两个折弯￠)以及两组多向波纹(7)，多向波纹翅片⑶的根部⑷与芯管⑵的外表面紧密相贴，直壁(5)沿外管⑴径向伸展，而其两个折弯(6)与外管(I)的内表面牢固接触；芯管(2)和若干个多向波纹翅片(3)将外管(I)划分出若干个独立的平行流通通道；多向波纹(7)位于多向波纹翅片(3)的直壁(5)上；每个直壁(5)上有一组连续的多向波纹(7);同一直壁(5)上，多向波纹(7)的纹路趋势一致。2.根据权利要求1所述的多向波纹内翅片管，其特征在于:所述外管(I)的横截面可以为圆形、椭圆形、矩形和其它多边形，以及花瓣形；所述芯管(2)的横截面可以为圆形、椭圆形、正方形、矩形和其它多边形；所述凹槽(19)的形状可以是球缺体、椭球缺体、立方体、长方体、多边形棱柱和多边形棱台以及其它规则和不规则形体。3.根据权利要求1所述的多向波纹内翅片管，其特征在于:所述外管(I)外表面的凹槽(19)位于多向波纹翅片(3)与外管(I)形成的平行流通通道的上方，也就是该平行通道相对应的外管(I)的外表面上；所述凹槽(19)是从外管(I)外表面向管内陷入的凹坑；所述凹槽(19)的布置分为两大类，即规律性和非规律性分布；规律性分布是指凹槽(19)总体上沿外管(I)轴线方向排列，可以用某种数学函数关系式表述；非规律性分布是指凹槽(19)无法用某种数学函数关系式表述，随机布置在外管(I)的外表面上；所述凹槽(19)的规律性分布时，凹槽(19)可分为多组或多排。4.根据权利要求1所述的多向波纹内翅片管，其特征在于:所述芯管(2)是光管、波纹管、螺旋槽管、翅片管或异形管；所述芯管(2)上开有多个孔或多条缝；所述芯管(2)的外表上有导流翅片(14);所述导流翅片(14)位于彼此相邻的多向波纹翅片(3)与外管(I)形成的平行流通通道的下方，也就是该平行通道相对应的芯管(2)的外表面上；所述导流翅片(14)的布置分为两大类，即规律性和非规律性分布；规律性分布是指导流翅片(14)总体上沿芯管(2)轴线方向排列，可以用某种数学函数关系式表述；非规律性分布是指导流翅片(14)无法用某种数学函数关系式表述，随机布置在芯管(2)的外表面上；所述导流翅片(14)的规律性分布时，导流翅片(14)可分为多组或者多排；所述导流翅片(14)可以是连续统一体，也可以是间断式或者分段式；所述导流翅片(14)的横截面可以是矩形、梯形、V形、U型和正弦曲线形。5.根据权利要求1所述的多向波纹内翅片管，其特征在于:所述多向波纹翅片(3)根部⑷与芯管⑵接触，可以是线接触，也可以是面接触；所述多向波纹内翅片管中的多向波纹翅片(3)的数量，可根据实际工况需要而确定；所述多向波纹(3)的具体形式可为直波型(7)、正弦波型(8)、角波型(9);所述多向内翅片(3)的每个直壁(5)上，可以有多组多向波纹(7)，每组多向波纹可以是连续的，也可以是间断式的。6.根据权利要求1所述的多向波纹内翅片管，其特征在于:所述多向波纹(7)的棱顶端(15)与各自所在直壁(5)基端(14)轴线(13)方向间的夹角为σ，其中O 彡a〈.180 ;对于同一多向波纹翅...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌祥，柳林，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：