一種高效異型換熱管。 換熱管包括：流道、第一管壁、第二管壁和第三管壁； 管材的截面形狀由兩個半徑為25mm的相等圓外接而成； 換熱管由正三角形排列和正六邊形排列兩種不同排列組成。 本實用新型專利技術換熱管的獨特形狀，可增加湍流強度，強化換熱效果，提高換熱性能。 與普通圓管相比，換熱系數(shù)提高近50%。 同時結(jié)構(gòu)比較簡單，不易結(jié)垢，結(jié)垢后清洗更方便。

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【技術實現(xiàn)步驟摘要】

該技術屬于制冷/能源

，涉及一種高效異型換熱管，特別是一種強化流體湍流，增加換熱器換熱面積密度的異型換熱管。

技術介紹

異形換熱管作為一種提高換熱器效率的裝置，近年來在能源/制冷/化工等領域得到廣泛應用，但在設計制造上仍缺乏理論指導，實際應用中數(shù)據(jù)不足。 各廠家生產(chǎn)不同型號的異型換熱管，但管材的可靠性尚無相關資料，試驗數(shù)據(jù)也有待驗證。 金尊龍（金尊龍，螺旋槽管強化傳熱三維數(shù)值模擬，鄭州大學學報（工學版），2011，第6期：5-8）對螺旋管進行了三維數(shù)值模擬結(jié)果表明：隨著深度的增加，螺旋槽管的傳熱性能增強，阻力系數(shù)相應增大； 隨著螺距的增加，傳熱性能下降，阻力系數(shù)顯著下降。 同時，大多數(shù)異型換熱管采用焊接翅片來增加換熱器的傳熱面積密度，以增強換熱效果。 目前市場上的異型換熱管大多存在易結(jié)垢、壓降大、運行時存在內(nèi)置或外置擾流突起等加工工藝復雜等缺陷。 因此，在后期的運行過程中，傳熱性能會大大降低。 提高換熱器傳熱面積密度的方法是強化傳熱的常用方法，但復雜的結(jié)構(gòu)導致沿程損失增加，進而導致系統(tǒng)能耗增加。

技術實現(xiàn)思路

本技術針對現(xiàn)有技術的不足和缺陷不銹鋼合金高效換熱管，提出了一種高效異型換熱管。 該技術的技術方案包括增強換熱器的密實度、減弱換熱管路的結(jié)垢作用、加強擾動等措施。 具體技術方案為：（1）高效異型換熱管。 換熱管包括：流道、第一管壁、第二管壁和第三管壁； 管材的橫截面形狀由三個半徑組成：兩個25mm的相等圓外接成對； 換熱管有兩種不同的排列方式構(gòu)成換熱器； 第一種布置為等邊三角形布置，管壁之間的位置關系為：任意一根管子的幾何中心為旋轉(zhuǎn)中心，其余3根相鄰管道旋轉(zhuǎn)對稱布置，旋轉(zhuǎn)角度為120°不銹鋼合金高效換熱管，相鄰兩管道的軸向中心距d為30-40mm； 第一流通區(qū)為一種工質(zhì)，第二流通區(qū)為另一種工質(zhì)，兩種工質(zhì)通過管壁進行熱交換； 排列二：正六邊形排列，以管子任意幾何中心為旋轉(zhuǎn)中心，其余6根相鄰管子旋轉(zhuǎn)對稱排列，旋轉(zhuǎn)角度為120°。 且相鄰兩管的軸向中心距d為37-45mm，第三流通區(qū)為一種工質(zhì)，第四流通區(qū)為另一種工質(zhì)，兩種工質(zhì)通過管壁進行熱交換； 加熱器的設計要求確定，管道材料為不銹鋼。 (2)換熱管的長度根據(jù)換熱器的設計要求確定。 當換熱管長度小于2m時，第一管壁、第二管壁和第三管壁的厚度為2mm； 換熱管的長度大于2m，第一管壁、第二管壁和第三管壁的厚度為3mm。

(3)換熱管的安裝應按換熱器的設計要求進行組裝。 外接圓直徑為30mm，呈正三角形排列，軸線距離d為30-40mm，傳熱面積密度B范圍為550-/m3。 (4)換熱管的安裝應按換熱器的設計要求進行組裝。 外接圓直徑為30mm，呈正六邊形排列，軸線間距d為37-45mm，傳熱面積密度B在500-636m2/m3范圍內(nèi)。 (5)換熱管根數(shù)根據(jù)換熱負荷設計確定。 (6)管殼式換熱器由換熱管組成。 當換熱器殼程流體入口直徑a與換熱管長度b之比小于0.2時，換熱管壁面夾角沿進水方向布置流動。 . (7)在換熱器的布置上，采用正三角形排列和正六邊形排列，增大了換熱表面積，提高了換熱器的緊湊性； 流體從換熱管外側(cè)掃過管束，增加湍流度，強化傳熱。 (8)采用該技術的換熱管不僅使管子不易結(jié)垢，而且換熱器傳熱面積密度提高2-3倍； 弧形管壁增強了流體的湍流程度，實現(xiàn)了高效傳熱。 用途：采用光滑的管壁，減少了流體流經(jīng)管道沿途的阻力損失，且易于清洗，降低了泵的輸出功率，節(jié)約了能源。 (9)換熱管呈等邊三角形排列，傳熱面密度可達/m3，密實度大大提高，強化傳熱。 (10) 換熱管呈正六邊形排列，換熱管錯位，加強湍流傳熱程度。

基于以上特點，本技術所描述的高效異型換熱管在換熱能力相同的情況下，可以實現(xiàn)換熱器的小型化； 換熱管獨特的形狀會增加湍流強度，增強換熱效果，改善傳熱性能，與普通圓管相比，傳熱系數(shù)提高了近50%。 同時結(jié)構(gòu)比較簡單，不易結(jié)垢，結(jié)垢后清洗更方便。 該技術為換熱管高效傳熱的研究提供了一種新的思路，具有一定的指導意義。 附圖說明圖1是本發(fā)明高效異型換熱管的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為正三角形換熱管排列示意圖； 圖3為正六邊形換熱管排列示意圖； 圖1中，1、流向2、第一管壁； 3、第二管壁； 4、第三管壁； 圖2中，正三角形排列：5，第一流通區(qū)，6，第二流通區(qū)； 在圖3中，正面六個多邊形的排列：7，第三流區(qū)，8，第四流區(qū)。 具體實施方式為使本技術實現(xiàn)的操作過程和創(chuàng)作特點易于理解，下面結(jié)合具體實施例對本技術作進一步說明。 具體實施例1 管道的截面形狀由三個半徑為25mm的相等圓外接成對組成； 若設計要求B量程為550-/m3，則采用布置方式1：等邊三角形布置，管壁間的位置關系為：以任意管道的幾何中心為旋轉(zhuǎn)中心，其余三根相鄰管子旋轉(zhuǎn)對稱布置，旋轉(zhuǎn)角度為120°，兩根相鄰管子的軸向中心距d為30-40mm，換熱管的長度根據(jù)換熱器的設計要求確定。 當換熱管長度小于2m時，第一管壁2、第二管壁3和第三管壁4的厚度為2mm； 當換熱管的長度大于2m時，第一管壁2、第二管壁3和第三管壁4的厚度為3mm； 當換熱器殼程流體入口直徑a與換熱管長度b之比小于0.2時，換熱管壁面夾角應沿流入流； 管道材料由不銹鋼制成。

當呈等邊三角形排列時，殼程流體掃過管壁。 由于管壁采用凹形結(jié)構(gòu)，相鄰兩換熱管壁之間的流道截面積發(fā)生變化，造成壓力分布不均，流體產(chǎn)生湍流。 管壁處邊界層變薄，流體傳熱阻力減小，傳熱效果增強。 采用光滑的管壁，減少了流體流經(jīng)管道時的阻力損失，降低了泵的輸出功率，節(jié)約了能源； 并且該技術綜合考慮了現(xiàn)有管道設計的不足。 管道不易結(jié)垢，換熱器換熱面積密度提高2-3倍。 弧形管壁使流場更加混亂，達到高效傳熱的目的。 因此，綜合以上，這種異型換熱管可在相同的換熱熱條件下實現(xiàn)換熱器的小型化，換熱效果明顯。 加工為異型換熱管的高效傳熱研究提供了新的思路。 具體實施例二管道的橫截面形狀由三個半徑為25mm的相等外接圓成對構(gòu)成； 若設計要求B范圍為500-636m2/m3，則采用第二種排列方式：正六邊形排列，以任意管道幾何形狀為中心為旋轉(zhuǎn)中心，其余6根相鄰管道旋轉(zhuǎn)對稱布置，旋轉(zhuǎn)角度為120°，相鄰兩管間距d為37-45mm。 換熱管的長度根據(jù)換熱器的設計要求確定。 當管長小于2m時，第一管壁2、第二管壁3和第三管壁4的厚度為2mm； 當換熱管長度大于2m時，第一管壁2、第二管壁3和第三管壁4的厚度取3mm； 當換熱器殼程流體入口直徑a與換熱管長度b之比小于0.2時，換熱管壁面夾角沿進水方向布置流動; 管道材質(zhì)為不銹鋼。

當呈正六邊形排列時，殼程流體掃過管壁，由于管壁采用凹形結(jié)構(gòu)，相鄰兩根管子錯位排列，當管外流體掃過管壁時，流體快速流過相交位置，管外流體通道面積的突變使流體產(chǎn)生渦流，加強流體湍流，增強傳熱效果。光滑的管壁減少了流體流經(jīng)管道沿途的阻力損失，降低了泵的輸出功率，節(jié)約了能源； 并且該技術綜合考慮了現(xiàn)有管道設計的不足

【技術保護要點】

一種高效異型換熱管，其特征在于：換熱管包括：流道（1）、第一管壁（2）、第二管壁（3）、第三管壁（ 4); 形狀由兩個半徑為25mm的相等圓外接而成； 換熱管有兩種不同的排列方式構(gòu)成換熱器； 第一種布置：正三角形布置，管壁之間的位置關系為：任意一個管子的幾何中心為旋轉(zhuǎn)中心，其余三個相鄰管子旋轉(zhuǎn)對稱布置，旋轉(zhuǎn)角度為120°，以及相鄰兩管的軸向中心距d為30-40mm； 第一流區(qū)（5）內(nèi)為工質(zhì)，第二流區(qū)（6）為另一種工質(zhì)，兩種工質(zhì)通過管壁進行熱交換。 排列二：正六邊形排列，以管道任意幾何中心為旋轉(zhuǎn)中心，其余6根相鄰管子旋轉(zhuǎn)對稱排列，旋轉(zhuǎn)角度為120°，相鄰兩根管子的軸向中心距d為37 -45 毫米。 第三流通區(qū)（7）為一種工質(zhì)，第四流通區(qū)（8）介質(zhì)為另一種工質(zhì)，兩種工質(zhì)通過管壁進行熱交換； 管路長度根據(jù)換熱器的設計要求確定，管路材質(zhì)為不銹鋼。

【技術特點概要】

1.一種高效異型換熱管，其特征在于換熱管包括：流道(1)、第一管壁(2)、第二管壁(3)、第三管壁(4)； 管材的截面形狀由兩個成對外接的半徑為25mm的相等圓構(gòu)成； 換熱管有兩種不同的排列方式構(gòu)成換熱器； 第一種布置：正三角形布置，管壁之間的位置關系為：以任一根管子的幾何中心為旋轉(zhuǎn)中心，其余相鄰三根管子旋轉(zhuǎn)對稱布置，旋轉(zhuǎn)角度為120°，相鄰兩管的軸向中心距d為30-40mm； 第一流通區(qū)（5）內(nèi)為一種工質(zhì)，第二流通區(qū)（6）內(nèi)為另一種工質(zhì)，兩種工質(zhì)通過管壁進行熱交換； 排列方式二：正六邊形排列，以管道任意幾何中心為旋轉(zhuǎn)中心，其余6條相鄰管道呈旋轉(zhuǎn)對稱排列，旋轉(zhuǎn)角度為120°，相鄰兩管道的軸向中心距d為37- 45 毫米。 第三流通區(qū)（7）為一種工質(zhì)，第四流通區(qū)（8）為另一種工質(zhì)，兩種工質(zhì)通過管壁進行熱交換； 管路長度根據(jù)換熱器的設計要求確定，管路材質(zhì)為不銹鋼。 2.如權(quán)利要求1所述的一種高效異型換熱管，其特征在于：換熱管的長度根據(jù)換熱器的設計要求確定，換熱…

【專利技術性質(zhì)】

技術研發(fā)人員：王金峰、李文軍、謝靜、許民生、李義哲、

申請人（專利權(quán)）：上海海洋大學，

類型：新

其他省市：上海； 31

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