專利名稱：一種三維螺旋交叉換熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種三維螺旋交叉換熱管，屬換熱強化和換熱器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
管式換熱器是換熱器家族中使用最廣泛的換熱器之一。在石油、化工、電力、乳品及糧油等行業(yè)廣泛應用。管式換熱器的核心部分是換熱管，如何提高換熱管的性能是人們不斷研究的話題。現(xiàn)有的技術(shù)雖然都能在一定程度上提高換熱管的換熱效率，但是在除垢、管內(nèi)阻力、抗振性能、運行應力、維護等方面會產(chǎn)生很大的負面效果。
在現(xiàn)已公開的專利中"多頭螺旋槽換熱管"(ZL00250108.2)具有擴展換熱面積，強化換熱的優(yōu)點，伹螺旋太過密集，使管體加工時受損嚴重，抗振性能下降，管內(nèi)阻力大，結(jié)標之后不方便使用常規(guī)方法清洗，增加了維護成本。
"菱形強化換熱管"(ZL03104768.8)具有良好的強化換熱效果，但其制作工藝復雜，制造成本高，由于其整個管體形狀是不規(guī)則的，結(jié)垢后使用常規(guī)方法無法清洗。
"波紋螺旋換熱管"(ZL01211430.8)、"換熱器用波紋換熱管"(ZL02280199.5)和"螺旋波紋換熱管"(ZL03229223.6)對螺旋角度和螺旋線條數(shù)進行了優(yōu)化，使得換熱效果增加的同時，管內(nèi)阻力也有所減小。但是換熱效果始終局限于使管內(nèi)介質(zhì)向同一方向旋轉(zhuǎn)，擾動方式單一，而且介質(zhì)始終向同一方向旋轉(zhuǎn)會形成運行應力，不利于設(shè)備的長期運行。發(fā)明 內(nèi) 容
本實用新型提供了一種三維螺旋交叉換熱管，能更好的提升換熱管的熱交換效率，具有抗垢、易除垢、管內(nèi)阻力小、抗振、不形成運行應力、使用壽命長等特點。本實用新型是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的在所述的換熱管的兩端各有一段光管段，用于安裝。
在所述的換熱管的中間段是沿管體長軸方向順時針旋轉(zhuǎn)的三條平行螺旋線和逆時針旋轉(zhuǎn)的三條平行螺旋線相互交叉構(gòu)成的三維立體交叉結(jié)構(gòu)，所述的平行螺旋線之間的間距相等，其在管體垂直方向形成三個完整的菱形結(jié)構(gòu)，所述菱形大小相同。螺旋線在管外凹下，管內(nèi)凸起；菱形在管外凸起，管內(nèi)凹下。
所述的順時針旋轉(zhuǎn)的三條平行螺旋線和逆時針旋轉(zhuǎn)的三條平行螺旋線相互交叉構(gòu)成的角度ai和a2互補,a嚴2b-40 110。。
所述的螺旋線與管體垂直方向的夾角b-20 55。。所述的螺旋線加工寬度R=0.5 2.5mm。 所述的螺旋線加工深度H-0.2~5mm。 本實用新型采用上述方案的優(yōu)點是
(1) 充分利用了管體表面增加換熱面積，提高換熱效率。
(2) 螺旋線的管內(nèi)凸起使介質(zhì)形成渦流擾動，提高換熱效率。
(3) 順時針旋轉(zhuǎn)螺旋線和逆時針旋轉(zhuǎn)螺旋線使介質(zhì)形成順時針旋轉(zhuǎn)與逆時針旋轉(zhuǎn)擾動， 且在交叉處形成撞擊擾動，提高換熱效率。
(4) 交叉螺旋線充分破壞了介質(zhì)在管內(nèi)流動時候的緊貼管壁的靜止附面層，使污垢不易形成。
(5) 交叉螺旋線把管內(nèi)污垢分成許多小塊并在交叉點形成污垢的剝點，易除垢。
(6) 交叉螺旋線形成工字筋結(jié)構(gòu)，加強了管體的機械強度，利于抗振。
(7) 螺旋線的角度進行了優(yōu)化，減小管內(nèi)阻力。
(8) 交叉螺旋線使介質(zhì)同時產(chǎn)生順時針和逆時針旋轉(zhuǎn)效果，不產(chǎn)生運行應力。
(9) 由以上特點可使換熱管的使用壽命更長。 本實用新型在大幅提高換熱效果的同時，增加了抗垢、易除垢、抗振等有益效果，減小
了管內(nèi)阻力，消除了運行應力，簡化了維護，延長了使用壽命。與光管相比，最大可提高換
熱效率60%，對節(jié)約能源、減少廢氣排放有重要意義。


圖l是換熱管的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1的A—A截面放大圖3是圖1中所示換熱管沿B-B視圖方向剖開展平圖4是螺旋線放大圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖進一步對本實用新型進行說明。
圖1中，本實用新型的三維螺旋交叉換熱管兩端是光管段8，中間段為沿管體順時針方 向旋轉(zhuǎn)的相互平行的第一條螺旋線1、第二條螺旋線2、第三條螺旋線3和逆時針方向旋轉(zhuǎn) 的相互平行的第四條螺旋線4、第五條螺旋線5、第六條螺旋線6相互交叉構(gòu)成的三維交叉 立體結(jié)構(gòu)。六條螺旋線是在換熱管的外表面壓制而成，以其中的一條螺旋線為例，所述的螺 旋線在換熱管的外表面向內(nèi)凹下，導致在換熱管的內(nèi)表面形成與外表面的螺旋線相對應的凸 起；順時針和逆時針旋轉(zhuǎn)的螺旋線相互交叉形成菱形結(jié)構(gòu)7,所述的菱形結(jié)構(gòu)7由于相鄰四 條螺旋線的壓制和擠壓，形成向換熱管的外表面凸起，從而在換熱管的內(nèi)表面凹下的結(jié)構(gòu)。
如圖2所示，換熱管內(nèi)螺旋線凸起最大處9的內(nèi)切圓半徑rn換熱管外菱形結(jié)構(gòu)7凸起最大處10的外接圓半徑r2,螺旋線壓制深度H為
H= r2—r嚴0.2 5mm。 圖3中，^與5,'在管體上為同一點，其連線垂直于換熱管管體長軸方向。圖3中可以看
出，螺旋交叉線在垂直于管體方向形成三個完整的菱形，螺旋線與垂直于管體長軸方向的夾 角b-20 55。；螺旋線交叉形成夾角A和a2互補，ai=2b=40 110° , ^ + ^ = 180° 。
圖4中，螺旋線寬度R-0.5 2.5mm。
所述的三維螺旋交叉換熱管是在光管的基礎(chǔ)上加工而成，應用本實用新型的三維螺旋交 叉換熱管，相對于光管具有以下變化
(1) 換熱面積增加20%~80%;
(2) 介質(zhì)在管內(nèi)流動能產(chǎn)生旋流和渦流效果，提高換熱效率；
(3) 管內(nèi)阻力增加1% 10%;
(4) 整個管子長度縮短5%。 15%0;
(5) 巧相對光管內(nèi)徑縮小5。/0 20%;
(6) &相對光管外徑增大0.8% 8%;
(7) 螺旋線加工處管壁減薄5% 20%;
(8) 機械強度增加20% 50%;
(9) 除裙效果增加30%~80%;
(10) 運行維護周期增長3 5倍。
所述變化量，由運行實際環(huán)境來選定的參數(shù)決定，其參數(shù)是螺旋線壓制深度H、螺旋線 寬度R、螺旋線與垂直于管體長軸方向的夾角b。在電廠凝汽器中推薦使用H=0.5mm， R=0.6mm， b=50° ;在糧油生產(chǎn)中的換熱器推薦使用H=3mm， R=1.0mm， b=25° 。 所述的三維螺旋交叉換熱管推薦使用不銹鋼材質(zhì)，銅、鈦和鋁等材質(zhì)同樣適用。 所述的三維螺旋交叉換熱管推薦使用焊接工藝的管子，其他工藝如無縫管同樣適用。 所述的三維螺線交叉換熱管在安裝中可使用脹接、先焊后脹或先脹后焊與管板連接。 所述的三維螺線交叉換熱管可廣泛應用在電力、石油化工、冶金、乳業(yè)和糧油等行業(yè)的 凝汽器、冷油器、熱回收裝置等設(shè)備中。
權(quán)利要求1.一種三維螺旋交叉換熱管，其特征在于所述換熱管的兩端各有一段光管段；所述的換熱管中間段是沿管體長軸方向順時針旋轉(zhuǎn)的三條平行螺旋線和逆時針旋轉(zhuǎn)的三條平行螺旋線相互交叉構(gòu)成的三維立體交叉結(jié)構(gòu)，其在管體垂直方向形成三個完整的菱形結(jié)構(gòu)；所述的螺旋線在換熱管的外表面凹下，在換熱管的內(nèi)表面形成與外表面的螺旋線相對應的凸起；所述的菱形結(jié)構(gòu)由于相鄰四條螺旋線的壓制和擠壓，形成向換熱管的外表面凸起，從而在換熱管的內(nèi)表面凹下的結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維螺旋交叉換熱管，其特征在于所述的平行螺旋線之間的間 距相等。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維螺旋交叉換熱管，其特征在于螺旋線交叉形成的夾角",和"2 為互補關(guān)系，fl,2b-40 ll(T ， fll + a2 = 180° ，其中b為螺旋線與管體垂直方向的夾角。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的三維螺旋交叉換熱管，其特征在于螺旋線與管體垂直方向 的夾角b為20 55。。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維螺旋交叉換熱管，其特征在于螺旋線加工深度H為0.2 5mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維螺旋交叉換熱管，其特征在于螺旋線加工寬度R為0.5~ 2.5mm。
專利摘要一種三維螺旋交叉換熱管，所述換熱管的兩端各有一段光管段；所述的換熱管中間段是沿管體方向順時針旋轉(zhuǎn)的三條平行螺旋線和逆時針旋轉(zhuǎn)的三條平行螺旋線相互交叉構(gòu)成的三維立體交叉結(jié)構(gòu)，其在管體垂直方向形成三個完整的菱形結(jié)構(gòu)。螺旋線管外凹下，管內(nèi)凸起；菱形結(jié)構(gòu)管外凸起，管內(nèi)凹下。所述換熱管具有換熱效率高、抗垢、易除垢、抗振、管內(nèi)阻力小、使用壽命長、易加工等優(yōu)點，廣泛應用在電力、石油化工、冶金、乳業(yè)和糧油等行業(yè)的凝汽器、冷油器、熱回收裝置等換熱設(shè)備中。
文檔編號F28F13/06GK201397073SQ20092010813
公開日2010年2月3日 申請日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者陸志剛 申請人:陸志剛