專利名稱：縱向螺旋內翅片管的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種在煉油、化工、環(huán)保、能源、電力等工業(yè)的換熱 設備中使用的強化傳熱元件，尤其是涉及一種縱向螺旋內翅片管。
背景技術：
換熱器是煉油、化工、環(huán)保、能源、電力等工業(yè)中一種重要的單元設
備，通常在化工廠的建設中，換熱器約占總投資的10-20%;尤其在煉油 廠中，換熱器約占全部工藝設備投資的35 - 40%，其中管殼式換熱器占世 界換熱器巿場總額的37%。在管殼式換熱器中，如何實現換熱器的高效節(jié) 能問題主要集中在如何開發(fā)出新型高效的強化傳熱元件并進一步強化殼 側傳熱性能。而強化傳熱元件的研究是新型高效換熱設備設計制造的基 礎，近年來推出的多種強化傳熱元件的研究成果，為化工、石油化工、動 力、制冷、輕工、冶金、電子等行業(yè)提供了多種新型高效的換熱設備，對 現有換熱系統(tǒng)能量的綜合利用、換熱設備的技術改造與新能源、新設備的 開發(fā)創(chuàng)造了條件。
在強化傳熱技術中，翅片管由于其大大增加了傳熱面積并能夠有效地 減少熱阻，從而得到廣泛的應用，通過在管外惻加翅片是強化管外換熱的 最普遍方式之一。相對而言，利用內翅片管強化換熱的研究工作開展得比 較得少，尤其是帶內插芯管的波紋內翅片管。
波紋內翅片管換熱器通過在換熱器管內壁采用高肋的方式來擴展傳 熱表面，強化管內傳熱效率，以達到提高換熱器性能的目的。由于在換熱 管內裝有波紋型內展翅片，使表面?zhèn)鳠嵯禂递^低的一側換熱面積顯著地增 大(管內內翅化比高達7. 4),增加了總的傳熱系數，提高了傳熱效率，解 決了因兩種流體換熱系數不同而產生的熱交換不平衡這一基本問題。波紋內翅片管除了換熱效率高、節(jié)能效果顯著外，還有以下主要優(yōu)點①能夠 承受高溫、高壓，適應性廣，內翅片管換熱器的管材可以是碳鋼或不銹鋼。 對于碳鋼內翅片管換熱器而言，它可以長期在壁溫60(TC下工作?？勺鳛?電廠空氣預熱器、煉鋼廠加熱爐的空氣或煤氣預熱器以及煉油廠加熱爐的 空氣預熱器等應用。②管壁溫度低，使用壽命長。實踐表明，當煙氣溫度
達到80(TC時，內翅片管換熱器的平均管壁溫度為42(TC,而相同工況下 管狀換熱器的管壁平均溫度為570°C。由于內翅片管換熱器管壁溫度降低， 防止了腐蝕，換熱器使用壽命得到延長。③換熱器體積小、占地面積小。 內翅片管換熱器通過在換熱器內加內翅片增加換熱面積。在增強換熱的同 時減少光管換熱面積，使得整臺設備體積大大減少， 一般相對于常規(guī)換熱 器體積小50%~75%,占地面積一般為常規(guī)換熱器的25% ~50%。因此，
在許多存在大量熱交換兩側間介質的對流換熱系數相差很大的情況下，如 煉油、動力、化工、制冷等許多行業(yè)，波紋內翅片管得到了廣泛的應用。
綜合分析對波紋內翅片管的研究，發(fā)現其研究重點多集中在如何有效 地增加翅片傳熱面積或增加流體縱向流動的擾動，雖然最終增加了翅片管 的傳熱特性，但同時流動阻力也顯著增加。

實用新型內容
供一種縱向螺旋內翅片管，其結構簡單且加工制作簡便，在有效增加管內 傳熱面積的同時，能夠有效地降低管內流動阻力。
為解決上述技術問題，本實用新型釆用的技術方案是 一種縱向螺旋內 翅片管，包括同心穿套的外管和芯管以及在二者間繞管芯環(huán)繞嵌設的內翅 片，所述內翅片與外管和芯管之間釆用釬焊進行連接，其特征在于所述 內翅片由波紋內翅片板彎曲而成且在外管和芯管之間形成一個圓柱狀的 縱向螺旋式內翅片管，所述縱向螺旋式內翅片管上分布有多個縱向螺旋式 流通通道；
4所述波紋內翅片板波紋的紋路與水平方向間的夾角為CC,其中15° <
cc《85°;所述波紋的波紋形狀為連續(xù)周期函數，其縱向幅高H與外管和 芯管之間的間距相等；
所述內翅片中所流通的介質黏性越大，所述波紋內翅片板的波紋越稀 疏，所述波紋的波長入越大，所述縱向螺旋式流通通道的數量越少，a越 大。
所述波紋為鋸齒形、矩形或正弦波形。 所述波紋內翅片板上連續(xù)開有多個孔或多條縫。 所述孔為圓形或多邊形。 所述波紋內翅片板為銅、鋼或鋁金屬板。
本實用新型與現有技術相比具有以下優(yōu)點，1、不僅結構簡單，加工 制作簡便，而且使用操作方便；2、釆用縱向螺旋式流通通道，有效增加 管內流體換熱面積；3、使得管內介質流動方向為縱向螺旋狀旋轉運動， 從而加強了流動邊界層的擾動，并促進邊界層流體和主流流體的混合，強 化對流換熱；4、螺旋通道內高速旋轉運動的流體能夠有效抑制管內結垢， 更適用于黏度較大介質換熱；5、通過在波紋內翅片板上連續(xù)開孔或縫， 實現油類高黏度流體流動邊界層及溫度邊界層的有效破壞，增強擾動，從 而有效強化管內對流換熱?？傊?，本實用新型在有效增加管內傳熱面積的 同時，能夠有效地降低管內流動阻力，其不僅增加了波紋內翅片管的傳熱 特性，而且增加了管內部介質流動的流通性。
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。


圖1為本實用新型波紋內翅片板波紋的結構示意圖。 圖2為本實用新型波紋內翅片板的整體結構示意圖。 圖3為本實用新型的整體結構示意圖。 附圖標記說明l一外管； 2 —芯管； 3—內翅片。
具體實施方式
如圖l、圖2及圖3所示，本實用新型包括同心穿套的外管1和芯管2 以及在二者間繞管芯環(huán)繞嵌設的內翅片3,所述內翅片3與外管1和芯管 2之間采用釬焊進行連接。其中，所述內翅片3由波紋內翅片板彎曲而成 且在外管l和芯管2之間形成一個圓柱狀的縱向螺旋式內翅片管，所述縱 向螺旋式內翅片管上分布有多個縱向螺旋式流通通道。并且波紋內翅片板 波紋的紋路與水平方向的夾角為oc,其中15° < oc <85° 。并且波紋內翅片 板的波紋形狀為連續(xù)周期函數，其波紋的縱向幅高H與外管l和芯管2之 間的間距相等。所述內翅片中所流通的介質黏性越大，所述波紋內翅片板 的波紋越稀疏，所述波紋的波長入越大，所述縱向螺旋式流通通道的數量 越少，a越大；反之亦然，即當所流通的介質黏性越小，所述波紋內翅片
板的波紋越密集，所述波紋的波長入越小，所述縱向螺旋式流通通道的數 量越多，cc越小。
而波紋內翅片板的波紋為鋸齒形、矩形或正弦波形，并且波紋內翅片 板可以為銅、鋼或鋁等金屬板。本具體實施例中，其波紋為正弦波形。實 際加工制作過程中，釆用機械壓扎工藝將金屬薄板加工成為波紋形狀的波 紋內翅片板，具體是根據以所要制作的縱向螺旋內翅片管的外管l和芯管 2之間的間距相應確定波紋內翅片板波紋的縱向幅高H,即正弦波的振幅； 之后，根據內翅片3中所流通介質的黏性程度相應確定內翅片板波紋的波 長入，具體是當流通介質的黏性越大時，波紋內翅片板的波紋越稀疏，其 波紋的波長A越大；反之亦然，即當流通介質的黏性越小時，波紋內翅片 板的波紋越密集，其波紋的波長入越小。在確定好正弦波波紋的振幅和波 長入之后，再根據所制作縱向螺旋內翅片管的管長以及外管1和芯管2的 管徑等相應確定所要加工制作波紋內翅片板的板長和板寬。同時，在加工制作過程中，要使得波紋紋路與水平方向的夾角為CX,其中15'《OC《85
°。同樣，根據內翅片3中所流通介質的黏性程度相應確定oc角度的大小， 具體是當流通介質的黏性越大時，a越大；反之亦然，即當所流通介質的黏 性越小時，a越小。在波紋內翅片板的加工制作過程中，可以在波紋內翅 片板上連續(xù)開有多個孔或多條縫，本實施例中，其孔可以為圓形或其他多 邊形。所開的多個孔或縫在不破壞介質流通性的同時，能夠實現油類等高 黏度流體流動邊界層及溫度邊界層的有效破壞，增強擾動，從而有效強化 管內對流換熱。之后，將所加工制成的波紋內翅片板沿板縱向邊緣進行機 械彎曲，從而最終使其自行圍成一個圓柱形狀，則與水平向即板橫向邊緣 成一定角度走向的波紋內翅片板則形成了一個在縱向上有一定螺旋角度 走向的縱向螺旋內翅片圓柱。最后，將外管1、波紋內翅片板所形成的縱 向螺旋內翅片圓柱及芯管2通過釬焊進行組合焊接安裝在一起即可。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限
以及等效結構變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。
權利要求1. 一種縱向螺旋內翅片管，包括同心穿套的外管(1)和芯管(2)以及在二者間繞管芯環(huán)繞嵌設的內翅片(3)，所述內翅片(3)與外管(1)和芯管(2)之間采用釬焊進行連接，其特征在于所述內翅片(3)由波紋內翅片板彎曲而成且在外管(1)和芯管(2)之間形成一個圓柱狀的縱向螺旋式內翅片管，所述縱向螺旋式內翅片管上分布有多個縱向螺旋式流通通道；所述波紋內翅片板波紋的紋路與水平方向間的夾角為α，其中15°≤α≤85°；所述波紋的波紋形狀為連續(xù)周期函數，其縱向幅高H與外管(1)和芯管(2)之間的間距相等；所述內翅片(3)中所流通的介質黏性越大，所述波紋內翅片板的波紋越稀疏，所述波紋的波長λ越大，所述縱向螺旋式流通通道的數量越少，α越大。
2. 按照權利要求l所述的縱向螺旋內翅片管，其特征在于所述波紋 為鋸齒形、矩形或正弦波形。
3. 按照權利要求l或2所述的縱向螺旋內翅片管，其特征在于所述波紋內翅片板上連續(xù)開有多個孔或多條縫。
4. 按照權利要求3所述的縱向螺旋內翅片管，其特征在于所述孔為圓形或多邊形。
5. 按照權利要求1或2所述的縱向螺旋內翅片管，其特征在于所述 波紋內翅片板為銅、鋼或鋁金屬板。
專利摘要本實用新型公開了一種縱向螺旋內翅片管，包括同心穿套的外管和芯管以及在二者間繞管芯環(huán)繞嵌設的內翅片，其內翅片與外管和芯管間采用釬焊連接，內翅片由波紋內翅片板彎曲而成且在外管和芯管間形成一個圓柱狀的縱向螺旋式內翅片管，該縱向螺旋式內翅片管上分布有多個縱向螺旋式流通通道；波紋內翅片板波紋的紋路與水平方向間的夾角為α，其中15°≤α≤85°；波紋的波紋形狀為連續(xù)周期函數，其縱向幅高H與外管和芯管間的間距相等；內翅片中所流通的介質黏性越大，波紋越稀疏，波紋的波長λ越大，縱向螺旋式流通通道數量越少，α越大；反之亦然。本實用新型結構簡單且加工制作簡便，在有效增加管內傳熱面積的同時，能有效降低管內流動阻力。
文檔編號F28F1/40GK201242374SQ200820029640
公開日2009年5月20日 申請日期2008年7月15日 優(yōu)先權日2008年7月15日
發(fā)明者峰 吳 申請人:西安石油大學