專利名稱：一種強化傳熱的方法和蛇管式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種渦流強化傳熱的方法。屬換熱器技術(shù)。
近幾年各國對渦流強化傳熱的理論研究十分重視，但至今沒有完備和統(tǒng)一的理論，更未達到實用階段。目前各國大都以增大換熱面積，加大流速等方法強化傳熱過程。其缺點是金屬耗用多，設(shè)備投資大。專利號為90216105·9，名稱為“帶有螺旋線圈插入件的管式換熱器”的專利技術(shù)有一定實用價值，但換熱能力提高不大。綜觀現(xiàn)有換熱器存在的問題一是邊界層熱阻大，二是能場分布不利于傳熱。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的某個問題，并力圖從調(diào)整能場和破壞邊界層的角度，提供一種適用、高效的傳熱方法。本發(fā)明適用于氣-氣、氣-液、液-液間接換熱和汽-水直接換熱。適合于各種管式、板式換熱器。可同異形換熱管、板組成多種高效換熱器。本發(fā)明在航天、航空、能源、交通、石油、化工、食品、紡織、輕工、機械等行業(yè)應(yīng)用廣泛。
本發(fā)明是一種強化傳熱的方法。其特征是在換熱器需強化側(cè)斷續(xù)安放渦流激發(fā)器。渦流激發(fā)器由能場調(diào)整、渦流激發(fā)和定位三部分組成。能場調(diào)整部分位于主流區(qū)。其主要作用是改變主流區(qū)介質(zhì)的流速和流向，產(chǎn)生一個沿流向的中心旋轉(zhuǎn)流;(或波狀流)降低主流區(qū)流速，提高外圍流速，把速度場調(diào)整成馬鞍形，并使速度的峰值處于激發(fā)區(qū)內(nèi)。渦流激發(fā)區(qū)處于能場調(diào)整區(qū)的外圍，速度場的峰區(qū)和邊界層相連。其功能主要是使介質(zhì)在此產(chǎn)生大量渦流。并在中心旋轉(zhuǎn)流離心力和橫向分速度的推動下，大量渦流沖擊并破壞邊界層，使邊界層對壁的傳導(dǎo)換熱變成渦流換熱。第三部分即定位部分主要是起固定支撐作用。渦流激發(fā)器用金屬絲、帶或其制品經(jīng)多道工序加工而成。渦流激發(fā)器的結(jié)構(gòu)、阻力大小、材質(zhì)及尺寸均須根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)、流速、溫度、電耗、換熱器結(jié)構(gòu)要求等參數(shù)進行尋優(yōu)比較，選取合理的最佳值。
本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，除具有加工工藝簡單、設(shè)備投資少、耗用金屬省、成本低、壽命長等優(yōu)點外，換熱能力有了很大提高。大量汽-水間接換熱的實驗和幾十組數(shù)據(jù)表明換熱系數(shù)K跟蒸汽流速、溫度有關(guān)。一般提高數(shù)倍到十幾倍。在蒸汽壓力6kg/cm2，溫度200攝氏度時，K值增大30倍，有呈幾何級數(shù)增加之趨勢。
目前蛇管式換熱器多用蒸汽為熱源，加熱水、油等液體，其缺點是材料耗用多、能源浪費大。為克服上述缺點，采用本發(fā)明-渦流強化傳熱方法，在管內(nèi)插入渦流激發(fā)器，然后將管彎曲成所需尺寸。實踐證明，最低可節(jié)材50%，節(jié)能70%。如大批生產(chǎn)，經(jīng)濟效益和社會效益十分顯著。
圖一 是蛇管式換熱器示意圖
1、渦流激發(fā)器 2、紫銅管紫銅管2采用直徑20mm、壁厚1.5mm的管彎曲而成。渦流激發(fā)器1采用0.8mm紫銅絲做成異形螺旋線圈。每圈有3個指向中心的凸起，凸起高度接近管內(nèi)徑R，詳見圖一。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種渦流強化傳熱的方法。其特征是在需強化側(cè)插入渦流激發(fā)器。渦流激發(fā)器由能場調(diào)整、渦流激發(fā)和定位三部分組成。主要具備兩功能1、降低中心流速提高外圍流速、沿流向產(chǎn)生一個中心旋轉(zhuǎn)流或波狀流。2、激發(fā)并持續(xù)產(chǎn)生大量渦流、沖擊和破壞邊界層。渦流激發(fā)器用金屬絲、帶或其制品加工而成。其結(jié)構(gòu)、阻力大小、材質(zhì)及尺寸須根據(jù)多項有關(guān)參數(shù)優(yōu)化。渦流激發(fā)器斷續(xù)安放于流道中效果更好。
2.蛇管式換熱器，是應(yīng)用本發(fā)明的一個實例，其特征是在紫銅管2內(nèi)插入渦流激發(fā)器-斷續(xù)安放的異形螺旋線圈1制成的一種高效加熱器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種渦流強化傳熱的方法。其特征是在需強化側(cè)插入渦流激發(fā)器。該渦流激發(fā)器由能場調(diào)整、渦流激發(fā)和定位三部分組成。除固定支撐作用外，主要具備兩大功能1、降低中心流速，提高外圍流速，沿流向產(chǎn)生一個中心旋轉(zhuǎn)流或波狀流。2、激發(fā)并持續(xù)產(chǎn)生大量渦流、沖擊、破壞邊界層。從而提高換熱能力。一般提高數(shù)倍到數(shù)十倍，可用于各種管式、板式換熱器。并適合同異形換熱管、板構(gòu)成高效換熱器。在航天、航空、能源、交通、石油、化工、冶金、機械、紡織、食品等行業(yè)廣泛應(yīng)用。
文檔編號F28F1/40GK1091517SQ9311010
公開日1994年8月31日 申請日期1993年2月18日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月18日
發(fā)明者崔金志 申請人:崔金志