專利名稱：一種整體斜針翅管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是ー種換熱元件，具體地說是ー種針翅管。
背景技術(shù)：
對于壓水堆核電站，預(yù)應(yīng)力混凝土安全殼是防止放射性物質(zhì)泄露的最后一道屏障。然而，在某些嚴(yán)重事故條件下，大量冷卻劑(如水)從壓カ管路中噴放后變?yōu)樗魵獠⑴湃氚踩珰?nèi)。隨著水蒸氣的進(jìn)入，安全殼內(nèi)由單ー的空氣轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?空氣的混合氣體；而且，對于安全殼這一封閉空間，大量水蒸氣的進(jìn)入將引起安全殼內(nèi)氣體溫度與壓カ得升高。如果不能有效控制安全殼內(nèi)蒸汽-空氣混合氣的溫度和壓力，安全殼的完整性將可能被破壞而導(dǎo)致放射性物質(zhì)的釋放。利用冷卻系統(tǒng)將因冷卻劑噴放而帶入安全殼內(nèi)的能量導(dǎo)出是控制安全殼溫度和壓カ升高的方法之一。由于空氣的自然對流傳熱系數(shù)較低，僅在1-10W/(Hi2K)的量級上。雖然蒸汽-空氣混合物的傳熱系數(shù)較純空氣的有所提高，但仍然較低，而且明顯地依賴混合氣體中蒸汽或空氣的含量。這意味著安全殼冷卻系統(tǒng)需要大量的傳熱面積；這對安全殼冷卻系統(tǒng)，特別是換熱設(shè)備的設(shè)計(jì)、布置、安裝帶來較大的困難。對于蒸汽-空氣混合氣體，采用強(qiáng)化傳熱技術(shù)而使安全殼冷卻系統(tǒng)的換熱設(shè)備小型化能較好地解決這ー問題。然而，現(xiàn)存的強(qiáng)化傳熱技術(shù)，特別是強(qiáng)化傳熱元件并不適合這樣的エ況。例如，常規(guī)空冷器通常采用ニ維的高翅片管，而純蒸汽冷凝傳熱強(qiáng)化技術(shù)往往從減薄傳熱管上的液膜的角度出發(fā)的，例如三維微肋管等?？绽淦骱图冋羝淠牡膹?qiáng)化傳熱技術(shù)均不能較好地滿足蒸汽與空氣共存時(shí)的強(qiáng)化傳熱過程。針翅管是ー種新型的強(qiáng)化傳熱管，它的二次傳熱面是不連續(xù)的針狀翅片，屬于三維翅片管技木。它比ニ維的連續(xù)翅片管更加容易擾動(dòng)流動(dòng)邊界層而增強(qiáng)傳熱。然而，現(xiàn)存的針翅管，例如專利申請?zhí)?5207490.7和96209163.4的專利文件中公開的針翅管的針翅均垂直于基管表面，且均應(yīng)用于石油化工油品的強(qiáng)化傳熱。當(dāng)針翅管豎直布置時(shí)，針翅的作用僅限于提供更多的傳熱面積 和擾動(dòng)邊界層的作用，但不能促進(jìn)冷凝液從基管上的排出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不僅能通過增加二次傳熱面積強(qiáng)化傳熱，而且能通過對流體流動(dòng)的擾動(dòng)強(qiáng)化傳熱的整體斜針翅管。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:包括基管和針翅，所述針翅是在基管的外表面上直接經(jīng)切削加工出的斜針翅，所述斜針翅與基管軸向呈小于90度的夾角。本發(fā)明還可以包括:1、所述斜針翅在基管軸向上呈螺旋狀排列。2、斜針翅與基管軸向的角度為15-85°。3、斜針翅在基管周向上均勻分布。
4、斜針翅的根部可相互連接在一起。為了適應(yīng)豎直布置條件下的蒸汽-空氣混合氣體傳熱過程，本發(fā)明在直針翅管的基礎(chǔ)上，將垂直基管的針翅設(shè)計(jì)成傾斜狀態(tài)。本發(fā)明的斜針翅與基管的軸向形成一定的角度，而且斜針翅以一固定的螺距排列在基管的外表面上。由于斜針翅是從基管表面經(jīng)切削加工而成，所以斜針翅與基管是同一種材料。這意味著斜針翅與基管之間不僅不存在接觸熱阻，而且可避免因材料不同而引起的腐蝕問題。整體斜針翅管的針翅在周向上均勻地分布在基管的外表面上，而且，因針翅數(shù)目因基管的直徑的不同而不同。斜針翅根部可相互連接在一起以減少凝結(jié)液順基管下流，從而起到減薄液膜層以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化冷凝傳熱的效果。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的特點(diǎn):1.整體斜針翅管采用較長的針翅，且針翅與直接經(jīng)切削加工而成，它能在較大的范圍內(nèi)強(qiáng)化含大量不凝氣體的蒸汽冷凝傳熱。2.當(dāng)蒸汽-空氣混合氣體中的蒸汽含量較高時(shí)，水蒸汽在斜針翅管基管表面凝結(jié)形成的凝結(jié)液可順著傾斜的針翅排出。這可減薄液膜在基管上的厚度以增強(qiáng)冷凝傳熱。而且，當(dāng)整體針翅管在豎直布置時(shí)，在重力與表面張カ的雙重作用下，蒸汽在斜針翅表面上凝結(jié)后很難形成較厚的液膜，這增強(qiáng)了針翅的冷凝傳熱能力。3.當(dāng)蒸汽-空氣混合氣體中的蒸汽含量較低吋，蒸汽-空氣的混合氣體的傳熱系數(shù)接近空冷器的エ況。整體斜針翅管的針翅作為傳熱管的二次傳熱面有利于增強(qiáng)傳熱系數(shù)。4.整體斜針翅管的針翅在空間上(軸向、周向)具有不連續(xù)性，屬于三維翅片管。在這些不連續(xù)的針翅之間，蒸汽和空氣可自由地流動(dòng)和擴(kuò)散；這可消除其他ニ維連續(xù)翅片管面臨的因翅片而產(chǎn)生的滯流區(qū)。


圖1整體斜針翅管縱剖圖。圖2整體斜針翅管橫剖圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)的描述。結(jié)合圖1和圖2，整體斜針翅管由基管2和針翅I組成，而且針翅I與基管2的軸向形成小于90°的夾角0。整體斜針翅管是在光滑圓管的基礎(chǔ)上，利用連續(xù)切削加工方法直接在光滑管的外表面上加工出針翅I。針翅I以一定螺距P排列在基管2的外表面上。根據(jù)使用條件的需要，針翅I可以設(shè)計(jì)并加工成不同的高度H、不同的螺距p、不同的根部厚度t和不同的角度9 O在蒸汽中含有大量空氣時(shí)，斜針翅管的基本參數(shù)為:基管外徑25_50mm，壁厚2-3mm，斜針翅高度5_15mm，螺距5_10mm，厚度l_2mm，針翅與基管軸向的角度為15-85°。
權(quán)利要求
1.一種整體斜針翅管，包括基管和針翅，其特征是:所述針翅是在基管的外表面上直接經(jīng)切削加工出的斜針翅，所述斜針翅與基管軸向呈小于90度的夾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種整體斜針翅管，其特征是:所述斜針翅在基管軸向上呈螺旋狀排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的ー種整體斜針翅管，其特征是:斜針翅與基管軸向的角度為 15-85。。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的ー種整體斜針翅管，其特征是:斜針翅在基管周向上均勻分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種整體斜針翅管，其特征是:斜針翅在基管周向上均勻分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的ー種整體斜針翅管，其特征是:斜針翅的根部可相互連接在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種整體斜針翅管，其特征是:斜針翅的根部可相互連接在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種整體斜針翅管，其特征是:斜針翅的根部可相互連接在一起。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種整體斜針翅管，其特征是:斜針翅的根部可相互連接在一起。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種整體斜針翅管，包括基管和針翅，所述針翅是在基管的外表面上直接經(jīng)切削加工出的斜針翅，所述斜針翅與基管軸向呈小于90度的夾角。該發(fā)明專利適合于在豎直布置條件下強(qiáng)化蒸汽-空氣混合氣體的傳熱過程。當(dāng)混合氣體中蒸汽含量較高時(shí)，蒸汽在整體斜針翅管基管表面的凝液可順著傾斜的針翅排出，這可減薄液膜在基管上的厚度以增強(qiáng)冷凝傳熱；而且，在重力與表面張力的雙重作用下，蒸汽在斜針翅表面上很難形成較厚的液膜，這增強(qiáng)了二次傳熱面的冷凝傳熱能力。當(dāng)混合氣體中蒸汽含量較低時(shí)，斜針翅作為傳熱管的二次傳熱面有利于提高傳熱系數(shù)；而且斜針翅在基管上不連續(xù)分布可消除混合氣體流動(dòng)的滯止區(qū)。
文檔編號F28F1/34GK103090714SQ20131005344
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月19日
發(fā)明者丁銘, 孫中寧, 范廣銘, 曹夏昕, 谷海峰, 閻昌琪, 孫立成, 王建軍 申請人:哈爾濱工程大學(xué)