專利名稱：：丁胞型強(qiáng)化換熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于能源動(dòng)力、石油化工和核反應(yīng)堆等領(lǐng)域的流體冷卻器、加熱器或空壓機(jī)中冷器中的化換熱管，具體涉及一種丁胞型強(qiáng)化換熱管。
背景技術(shù)：
：換熱器廣泛應(yīng)用于石油化工、能源動(dòng)力等工業(yè)部門，而換熱管是其中重要的組成部分。對(duì)于目前使用的傳統(tǒng)的光滑換熱管，由于沿著流體流動(dòng)的方向，流體在壁面形成的邊界層會(huì)逐漸增厚，使速度和溫度梯度的協(xié)同性變差，從而會(huì)使換熱性能下降。丁胞型強(qiáng)化管是利用粗糙元結(jié)構(gòu)強(qiáng)化傳熱技術(shù)而制成的新型高效換熱管。丁胞結(jié)構(gòu)的工程實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單，至今有一些相關(guān)的專利和文獻(xiàn)對(duì)管道內(nèi)布置丁胞的流動(dòng)和傳熱情況進(jìn)行了研究。專利2293790Y公開了一種球面形換熱管，是在原有光滑換熱管的管壁上碾壓出球面型凹凸而成。專利200989745Y提出了一種凹型換熱管，在管體的外圓周面沿軸上下對(duì)稱且均勻分布了圓弧凹坑。專利1740729A涉及了一種熱水器換熱管，其在管段內(nèi)壁表面或在處于流體進(jìn)口處附近的管段內(nèi)壁表面，設(shè)有多個(gè)向內(nèi)突起部o文獻(xiàn)[l][文獻(xiàn)1-G.V.Pedro.Experimentalstudyofmixedconvectionandpressuredropinhelicallydimpledtubesforlaminarandtransitionflow,InternationalJournalofHeatandMassTransfer45(2002)5091-5105]實(shí)驗(yàn)研究了一種管內(nèi)螺旋布置凹坑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化換熱管。文獻(xiàn)[2][文獻(xiàn)2:P.JMarto.Anexperimentalcomparisonofenhancedheattransfercondensertubing,AdvancesinEnhancedHeatTransfer,ASME,NewYork,(1979)1-9]通過實(shí)驗(yàn)比較了換熱管內(nèi)分別布置凹坑和螺紋的差異。文獻(xiàn)[3][文獻(xiàn)3:E.K.Kalinin.Comprehensivestudyofheattransferenhancementintubularheatexchangers,ThermalFluidEngineering.4(1991)656-666]分析了在管式換熱器中管路內(nèi)分布凹坑的綜合換熱性能。值得注意的是，以上的專利和文獻(xiàn)研究均為丁胞的球冠方向?yàn)楣軆?nèi)凹的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)減小了局部的流通面積，使得阻力增加較大。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供了一種能夠既可以節(jié)約金屬管材和降低設(shè)備費(fèi)用，又能顯著地提高熱能利用效率，而且制造工藝簡(jiǎn)單的丁胞型強(qiáng)化換執(zhí)管。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括基管以及沿基管周向均勻分布的由基管內(nèi)壁向管外凸起的球冠狀丁胞組成的丁胞組，若干丁胞組沿基管流動(dòng)方向均勻分布。本發(fā)明的丁胞處的基管橫截面為梅花形，其余橫截面為圓形；丁胞的投影直徑^為1im5mm;沿基管周向分布的丁胞之間的角度間隔^為10°120°;沿基管流動(dòng)方向的丁胞組的間隔p為lmm10mm;丁胞的半徑r為0.52.5mm;丁胞的高度力為0.1lmrn;丁胞組的排列方式為順排或插排。本發(fā)明在基管上設(shè)置有突起的丁胞能夠有效地增加管內(nèi)的傳熱面積；增強(qiáng)換熱的同時(shí)，其阻力增加較小，實(shí)現(xiàn)了換熱增強(qiáng)的比例大于阻力增加的比例，規(guī)律性地破壞管內(nèi)壁的邊界層；并且在很大程度上增加了管內(nèi)流體的湍流度，進(jìn)而提高了管側(cè)換熱系數(shù)；同時(shí)，其換熱量增加的比例大于阻力增加的比例，從而達(dá)到了提高綜合換熱性能的效果。圖1是本發(fā)明的三維示意圖；圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明兩種不同丁胞排列方式的示意圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)化設(shè)計(jì)的一種強(qiáng)化換熱管與光管綜合換熱性能比較圖，具體參數(shù)見表l。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1，參見圖1，2，本發(fā)明包括基管1以及沿基管1周向均勻分布的由基管l內(nèi)壁向管外凸起的球冠狀丁胞2組成的丁胞組，若干丁胞組沿基管1流動(dòng)方向均勻分布，丁胞處的基管1橫截面為梅花形，其余橫截面為圓形；由于丁胞的存在，流動(dòng)通道為周期性凹凸通道，其中，"Z"為基管1的管長(zhǎng)，"ZT為基管1的直徑；丁胞突起的高度力為0.1lmrn;丁胞球冠的半徑r為0.52.5mm;丁胞的投影直徑"為lmm5mm，周向相鄰丁胞的角度^為10°120°，流動(dòng)方向的丁胞組之間距離p為lmm10mm。參見圖3，圖3是兩種不同布置方式的丁胞換熱管，排列方式分別為"順排"和"差排"。圖4是本發(fā)明采用下表的丁胞尺寸和布置方式下，強(qiáng)化換熱管與光管換熱性能比較圖，橫坐標(biāo)是雷諾數(shù)，縱坐標(biāo)是強(qiáng)化換熱管和光管的努謝爾數(shù)與阻力系數(shù)之比。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由此可以看出，在不同的速度，即不同的雷諾數(shù)下，本發(fā)明的綜合換熱能力較光管提高了12%61%，充分地證明了此種強(qiáng)化管換熱性能的優(yōu)越。通過以上的分析可知本發(fā)明從傳熱學(xué)基本原理出發(fā)，將增加換熱面積和增大邊界層破壞的方法結(jié)合起來，在很大程度上增加了管內(nèi)的面積和管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，可以使綜合換熱性能在相同流量下較光管提高1.1倍1.6倍，是一種加工簡(jiǎn)單、高效低阻的新型換熱管。因此，本發(fā)明以較小的流阻損失獲得了較高的強(qiáng)化換熱效果，是一種新型的高效強(qiáng)化換熱管。本發(fā)明根據(jù)強(qiáng)化傳熱理論，將增大換熱面積、破壞邊界層和提高湍流度等傳熱學(xué)原理相結(jié)合，其優(yōu)點(diǎn)在于向管外凸的丁胞有效地增大了換熱面積，所以增強(qiáng)了換熱；當(dāng)管內(nèi)流體流過丁胞結(jié)構(gòu)時(shí)，丁胞的存在增加了流體的擾動(dòng)，使得管道內(nèi)壁處的邊界層處于不連續(xù)的生長(zhǎng)狀態(tài)，增強(qiáng)了換熱；邊界層的打破同時(shí)引起流動(dòng)湍流程度相應(yīng)地增強(qiáng)，從而有效地增強(qiáng)了管內(nèi)的換熱性能；在換熱性能增強(qiáng)的同時(shí)，其阻力增長(zhǎng)較小。采用本發(fā)明丁胞型強(qiáng)化換熱管取代光管，可以大幅度地提高換熱管的綜合換熱性能，從而減少換熱設(shè)備的體積，降低產(chǎn)品成本，實(shí)現(xiàn)換熱設(shè)備的高效低阻。權(quán)利要求1.一種丁胞型強(qiáng)化換熱管，其特征在于包括基管(1)以及沿基管(1)周向均勻分布的由基管(1)內(nèi)壁向管外凸起的球冠狀丁胞(2)組成的丁胞組，若干丁胞組沿基管(1)流動(dòng)方向均勻分布。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的丁胞型強(qiáng)化換熱管，其特征在于所說的丁胞處的基管(1)橫截面為梅花形，其余橫截面為圓形。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的丁胞型強(qiáng)化換熱管，其特征在于所說的丁胞(2)的投影直徑^為lmm5mm。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的丁胞型強(qiáng)化換熱管，其特征在于所說的沿基管(1)周向分布的丁胞(2)之間的角度間隔^為10°120°。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的丁胞型強(qiáng)化換熱管，其特征在于所說的沿基管(1)流動(dòng)方向的丁胞組的間隔/為lmm10mm。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的丁胞型強(qiáng)化換熱管，其特征在于所說的丁胞(2)的半徑r為0.52.5mm。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的丁胞型強(qiáng)化換熱管，其特征在于所說的丁胞(2)的高度力為0.1lmm。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的丁胞型強(qiáng)化換熱管，其特征在于所說的丁胞組的排列方式為順排或插排。全文摘要一種丁胞型強(qiáng)化換熱管，包括基管以及沿基管周向均勻分布的由基管內(nèi)壁向管外凸起的球冠狀丁胞組成的丁胞組，若干丁胞組沿基管流動(dòng)方向均勻分布。由于本發(fā)明在基管上設(shè)置有突起的丁胞能夠有效地增加管內(nèi)的傳熱面積；規(guī)律性地破壞管內(nèi)壁的邊界層；并且在很大程度上增加了管內(nèi)流體的湍流度，進(jìn)而提高了管側(cè)換熱系數(shù)；同時(shí)，其換熱量增加的比例大于阻力增加的比例，從而達(dá)到了提高綜合換熱性能的效果。文檔編號(hào)F28F1/12GK101281005SQ20081001804公開日2008年10月8日申請(qǐng)日期2008年4月25日優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日發(fā)明者何雅玲,瑞李,攀楚,雷勇剛申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)