多向波紋內翅片管制造技術

本發明專利技術提供了一種多向波紋內翅片管，包括外管，在外管的內周面均勻分布有多個多向波紋內翅片；所述多向波紋內翅片包括一個根部、兩個直壁以及兩個折彎，所述兩個直壁上分布有多向波紋，同一直壁上的多向波紋的紋路趨勢一致；所述折彎與所述外管的內表面釬焊；所述直壁沿所述外管徑向伸展；所述外管與所述多向波紋內翅片形成多個平行流通通道。本發明專利技術所提供的多向波紋內翅片管結構形式多樣，且易成型加工，與光管相比有效傳熱面積顯著增大，能夠強制引導管內流體介質流型，二次流增強、橫向擾流加劇、湍流度加大、強力干擾流體介質邊界層，達到高效強化傳熱的目的，同時管內縱向流動阻力可控，與普通內翅片管相比，相同熱負荷，阻力顯著降低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及應用于石油、化工、動力、核能、冶金、制冷、航空航天、環保節能等工業領域的熱交換設備中使用的強化傳熱換熱管，特別是涉及一種多向波紋內翅片管。
技術介紹
能源關系著經濟發展、國家安全以及社會穩定，是人類生存以及發展所需的重要物質基礎。隨著現代工業的飛速發展，對能源的需求越來越大，對能源的依賴程度也顯著上升，而能源短缺成為制約經濟發展的重大瓶頸。目前世界各國都在積極尋找新的能源以及開發清潔能源，開發新能源固然重要，然而節約能源卻是當務之急。建設資源節約型和環境友好型社會是我國的基本國策。節能降耗并且著重提高能源利用率是解決能源問題的重要途徑。工業節能工作的重中之重，作為基本的傳熱單元設備——換熱器廣泛應用于石油、化工、動力、核能、冶金、制冷、航空航天等領域，其動力消耗和設備投資在整個生產過程中占有相當大的比例，因此提高換熱器性能對能源利用率有著十分重要的意義。所以換熱器的傳熱強化技術一直以來都是一個重要課題，受到研究人員的重視。管殼式換熱器由于結構可靠、技術成熟、適用面廣，是目前熱力系統中最為常用的換熱結構形式，目前工業裝置中管殼式換熱器約占全部換熱器的70%。實現管殼式換熱器的高效節能關鍵在于開發新型高效的強化傳熱換熱管。在強化傳熱技術中，翅片管由于體積小、傳熱面積大、效率高的特點被逐步推廣應用。普遍的方式是在管外側加裝翅片，強化管外換熱。相對而言，在管內側加裝翅片的內翅片管強化傳熱的研究工作比較少。內翅片管通過在管內加裝翅片的方式拓展傳熱面，達到強化管內傳熱效率的目的。翅片管由于在管內表面上設翅片而得名，它傳熱面積比光管可增大疒10倍，傳熱系數比光管可提高廣2倍。由于傳熱能力的增強和單位體積的傳熱面積加大，故與光管相比，完成同一熱負荷可用較少管數，使設備結構緊湊并使金屬消耗量減少。因為翅片的材料可與基管不同，使材料的選擇與利用就更加合理。翅片材料根據使用環境和制造工藝來確定，有碳鋼、不銹鋼、鋁及鋁合金、鋼及鋼合金等。另外，采用翅片管使介質與壁面的平均溫差降低，使用壽命延長。綜合分析對現有內翅片管的研究，發現其研究重點多在于如何大量擴展管內有效傳熱面積，而針對通過增強管內流體二次流和橫向擾流以及縱向減阻的強化傳熱方式研究卻少見。
技術實現思路
針對上述現有技術的不足，本專利技術提供一種多向波紋內翅片管，其結構形式多樣，且易成型加工，與光管相比管內有效傳熱面積顯著增大，而且能夠強制引導管內流體介質流型，二次流增強、橫向擾流加劇、湍流度加大、強力干擾流體介質邊界層，并達到高效強化傳熱的目的，同時管內縱向流動阻力可控，與其它普通內翅片管相比，達到同一熱負荷，阻力顯著降低。為解決上述技術問題，本專利技術通過如下技術方案實現:一種多向波紋內翅片管，其整體結構由外管I和芯管2以及若干個多向波紋翅片3組成。外管I和芯管2的管中軸線重合，芯管2嵌套于外管I中。若干個多向波紋翅片3沿外管I與芯管2之間形成的環形截面周向均勻分布，任意相鄰兩個多向波紋翅片3彼此不接觸。多向波紋翅片3的構成，包括一個根部4、兩個直壁5和兩個折彎6以及兩排多向波紋7。多向波紋翅片3的根部4與芯管2的外表面釬焊，直壁5沿外管I徑向伸展，而其兩個折彎6與外管I的內表面釬焊。芯管2和若干個多向波紋翅片3將外管I劃分出若干個獨立的平行流通通道。多向波7位于多向波紋翅片3的直壁5上；每個直壁5上有一組連續的多向波紋7 ;同一直壁5上,多向波紋7的紋路趨勢一致。所述外管I的橫截面可以為圓形、橢圓形、矩形和其它多邊形，以及花瓣形。所述外管I的外表面分布著凹槽19 ;并且凹槽19只能位于多向波紋翅片3與外管I形成的平行流通通道的上方，也就是該平行通道相對應的外管I的外表面上。凹槽19的定義是從外管I外表面向管內陷入的凹坑。所述凹槽19的布置分為兩大類，即規律性和非規律性分布。規律性分布是指凹槽19總體上沿外管I軸線方向排列，可以用某種數學函數關系式表述；非規律性分布是指凹槽19無法用某種數學函數關系式表述，隨機布置在外管I的外表面上。所述凹槽19的規律性分布時，凹槽19可分為多組或多排。所述凹槽19的形狀可以是球缺體、橢球缺體、立方體、長方體、多邊形棱柱和多邊形棱臺以及其它規則和不規則形體。所述芯管2的橫截面可以為圓形、橢圓形、正方形、矩形和其它多邊形。所述芯管2可以是光管、波紋管、螺旋槽管、翅片管和異形管。所述芯管2的外表上有導流翅片18 ;并且導流翅片14只能位于彼此相鄰的多向波紋翅片3與外管I形成的平行流通通道的下方，也就是該平行通道相對應的芯管2的外表面上。所述導流翅片18的布置分為兩大類，即規律性和非規律性分布。規律性分布是指導流翅片18總體上沿芯管2軸線方向排列，可以用某種數學函數關系式表述；非規律性分布是指導流翅片18無法用某種數學函數關系式表述，隨機布置在芯管2的外表面上。所述導流翅片14的規律性分布時，導流翅片18可分為多組或者多排。所述導流翅片18可以是連續統一體，也可以是間斷式或者分段式。所述導流翅片18的橫截面可以是矩形、梯形、V形、U型和正弦曲線形。所述芯管2上也可以開有多個孔或多條縫。所述芯管2可以作為支撐體，成為整個多向波紋內翅片管的組成部分，起到增強管內多向波紋翅片3結構強度、增加部分有效傳熱面積和導流作用。所述多向波紋翅片3的根部4與芯管2接觸，可以是線接觸，也可以是面接觸。所述任意相鄰兩個多向波紋翅片3彼此不接觸。所述多向波紋內翅片管中的多向波紋翅片3的數量，可根據實際工況需要而確定。所述芯管2和若干個多向波紋翅片3將外管I劃分出若干個獨立的平行流通通道，通道橫截面積包括花瓣形、梯形、U形、V形或矩形。所述多向波紋3的具體形式可為直波型7、正弦波型8、角波型9。所述多向波紋7的棱頂端15與各自所在直壁5基端14軸線13方向間的夾角為°，其中O ( a々180 ;對于同一多向波紋翅片3,兩個直壁5上的夾角a值可相同，亦可不同；對于任意兩個多向波紋翅片3，四個直壁5上的夾角a值可完全相同，也可部分相同，或者完全不同。所述對于同一多向波紋翅片3,兩個直壁5上的夾角a值相同時,多向波紋7有兩種特殊布置，即一是兩直壁5上波峰10相對應波峰10、波谷11相對于波谷11 ;二是波峰10相對應波谷11。所述多向內翅片3的每個直壁5上，可以有多組多向波紋7 ;每組多向波紋可以是連續的，也可以是間斷式的。所述多向波紋內翅片管對于低黏度流體介質，多向波紋7的總長Z、總寬r和波峰高度#愈大，波紋間距愈小，各直壁5上的夾角a愈不同，同時外管I的凹槽間距19愈小，則多向波紋內翅片管對管內流體介質的傳熱愈強。適當調節上述各參數時，多向波紋內翅片的管內流體介質即能被有效強化傳熱，同時也能使流體介質縱向流動阻力可控，甚至與其它普通內翅片管相比，達到同一熱負荷，阻力顯著降低。所述多向波紋內翅片管使用的管材和板材包括碳鋼、不銹鋼、鋁及鋁合金、鋼及鋼合金、銅及銅合金以及其它特種金屬。同樣原理，本專利技術創造還公開了一種多向波紋內翅片管，包括外管，其特征在于:在所述外管的內周面均勻分布有多個多向波紋內翅片；所述多向波紋內翅片包括一個根部、兩個直壁以及兩個折彎，所述兩個直壁上分布有多向波紋，同一直壁上的多向波紋的紋路趨勢一致；所述折彎與所述外管的內表面釬焊；所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多向波紋內翅片管，其特征在于：它由外管(1)和芯管(2)以及若干個多向波紋翅片(3)組成，外管(1)和芯管(2)的管中軸線重合，芯管(2)嵌套于外管(1)中，若干個多向波紋翅片(3)沿外管(1)與芯管(2)之間形成的環形截面周向均勻分布，任意相鄰兩個多向波紋翅片(3)彼此不接觸，外管(1)外表面規律地分布著凹槽(19)；所述多向波紋翅片(3)的構成：包括一個根部(4)、兩個直壁(5)和兩個折彎(6)以及兩組多向波紋(7)，多向波紋翅片(3)的根部(4)與芯管(2)的外表面緊密相貼，直壁(5)沿外管(1)徑向伸展，而其兩個折彎(6)與外管(1)的內表面牢固接觸；芯管(2)和若干個多向波紋翅片(3)將外管(1)劃分出若干個獨立的平行流通通道；多向波紋(7)位于多向波紋翅片(3)的直壁(5)上；每個直壁(5)上有一組連續的多向波紋(7)；同一直壁(5)上，多向波紋(7)的紋路趨勢一致。

【技術特征摘要】
1.一種多向波紋內翅片管，其特征在于:它由外管⑴和芯管⑵以及若干個多向波紋翅片(3)組成，外管(I)和芯管(2)的管中軸線重合，芯管(2)嵌套于外管(I)中，若干個多向波紋翅片(3)沿外管(I)與芯管(2)之間形成的環形截面周向均勻分布，任意相鄰兩個多向波紋翅片(3)彼此不接觸，外管(I)外表面規律地分布著凹槽(19);所述多向波紋翅片(3)的構成:包括一個根部(4)、兩個直壁(5)和兩個折彎￠)以及兩組多向波紋(7)，多向波紋翅片⑶的根部⑷與芯管⑵的外表面緊密相貼，直壁(5)沿外管⑴徑向伸展，而其兩個折彎(6)與外管(I)的內表面牢固接觸；芯管(2)和若干個多向波紋翅片(3)將外管(I)劃分出若干個獨立的平行流通通道；多向波紋(7)位于多向波紋翅片(3)的直壁(5)上；每個直壁(5)上有一組連續的多向波紋(7);同一直壁(5)上，多向波紋(7)的紋路趨勢一致。2.根據權利要求1所述的多向波紋內翅片管，其特征在于:所述外管(I)的橫截面可以為圓形、橢圓形、矩形和其它多邊形，以及花瓣形；所述芯管(2)的橫截面可以為圓形、橢圓形、正方形、矩形和其它多邊形；所述凹槽(19)的形狀可以是球缺體、橢球缺體、立方體、長方體、多邊形棱柱和多邊形棱臺以及其它規則和不規則形體。3.根據權利要求1所述的多向波紋內翅片管，其特征在于:所述外管(I)外表面的凹槽(19)位于多向波紋翅片(3)與外管(I)形成的平行流通通道的上方，也就是該平行通道相對應的外管(I)的外表面上；所述凹槽(19)是從外管(I)外表面向管內陷入的凹坑；所述凹槽(19)的布置分為兩大類，即規律性和非規律性分布；規律性分布是指凹槽(19)總體上沿外管(I)軸線方向排列，可以用某種數學函數關系式表述；非規律性分布是指凹槽(19)無法用某種數學函數關系式表述，隨機布置在外管(I)的外表面上；所述凹槽(19)的規律性分布時，凹槽(19)可分為多組或多排。4.根據權利要求1所述的多向波紋內翅片管，其特征在于:所述芯管(2)是光管、波紋管、螺旋槽管、翅片管或異形管；所述芯管(2)上開有多個孔或多條縫；所述芯管(2)的外表上有導流翅片(14);所述導流翅片(14)位于彼此相鄰的多向波紋翅片(3)與外管(I)形成的平行流通通道的下方，也就是該平行通道相對應的芯管(2)的外表面上；所述導流翅片(14)的布置分為兩大類，即規律性和非規律性分布；規律性分布是指導流翅片(14)總體上沿芯管(2)軸線方向排列，可以用某種數學函數關系式表述；非規律性分布是指導流翅片(14)無法用某種數學函數關系式表述，隨機布置在芯管(2)的外表面上；所述導流翅片(14)的規律性分布時，導流翅片(14)可分為多組或者多排；所述導流翅片(14)可以是連續統一體，也可以是間斷式或者分段式；所述導流翅片(14)的橫截面可以是矩形、梯形、V形、U型和正弦曲線形。5.根據權利要求1所述的多向波紋內翅片管，其特征在于:所述多向波紋翅片(3)根部⑷與芯管⑵接觸，可以是線接觸，也可以是面接觸；所述多向波紋內翅片管中的多向波紋翅片(3)的數量，可根據實際工況需要而確定；所述多向波紋(3)的具體形式可為直波型(7)、正弦波型(8)、角波型(9);所述多向內翅片(3)的每個直壁(5)上，可以有多組多向波紋(7)，每組多向波紋可以是連續的，也可以是間斷式的。6.根據權利要求1所述的多向波紋內翅片管，其特征在于:所述多向波紋(7)的棱頂端(15)與各自所在直壁(5)基端(14)軸線(13)方向間的夾角為σ，其中O 彡a〈.180 ;對于同一多向波紋翅...

【專利技術屬性】
技術研發人員：凌祥，柳林，
申請(專利權)人：南京工業大學，
類型：發明
國別省市：