本實用新型涉及散熱技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種列管式換熱器的強化換熱結(jié)構(gòu)。本實用新型還涉及一種包括上述強化換熱結(jié)構(gòu)的列管式換熱器。

背景技術(shù)：

隨著中國機械工業(yè)的發(fā)展，越來越多的機械設(shè)備已得到廣泛使用。

在散熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，已經(jīng)研發(fā)出針對各種不同環(huán)境、不同工況、不同介質(zhì)等的散熱設(shè)備，工廠或企業(yè)中常用的散熱設(shè)備根據(jù)散熱介質(zhì)的不同可分為風冷散熱器和液冷散熱器。其中風冷散熱器主要通過對流散熱的方式實現(xiàn)熱量交換，而液冷散熱器主要通過熱傳導(dǎo)散熱的方式實現(xiàn)熱量交換。由于通過冷凝劑對設(shè)備進行散熱的熱傳導(dǎo)散熱方式的散熱效率較高，而通過快速流動的空氣對設(shè)備進行散熱的對流散熱方式的限制較多、規(guī)模較小，因此在生產(chǎn)制造型企業(yè)中，對生產(chǎn)設(shè)備的散熱主要通過液冷散熱器完成。

以列管式換熱器為例，列管式換熱器主要由殼體、管板、換熱管、封頭、和折流板等組成。其中多根換熱管設(shè)置在殼體內(nèi)，散熱工質(zhì)從換熱管的一端流入，途徑殼體中部后從換熱管的另一端流出，散熱工質(zhì)的流動路徑稱為管程；在殼體上的兩端位置分別設(shè)置有開口，待冷卻的熱流體從其中一個開口進入，進入到殼體內(nèi)部與換熱管接觸冷卻后，再從另一個開口流出，熱流體的流動路徑稱為殼程。折流板設(shè)置在殼體中，主要用于增加熱流體的殼程，提高散熱效果。

換熱管內(nèi)的散熱工質(zhì)對熱流體的熱量交換是其散熱的最主要方式。目前，現(xiàn)有技術(shù)中的列管式換熱器，其換熱管內(nèi)的散熱工質(zhì)在其內(nèi)的流動方式在流體力學(xué)領(lǐng)域?qū)儆趯恿?，其特點是流速理論上最大，單位流量的流體與管壁的接觸時間、接觸面積最小。然而，層流流體的特點卻為列管式換熱器帶來了散熱效率降低的負面影響。

因此，如何消除現(xiàn)有技術(shù)中的列管式換熱器中存在的換熱管內(nèi)層流的負面影響，提高列管式換熱器的換熱效率，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù) 問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種列管式換熱器的強化換熱結(jié)構(gòu)，能夠消除換熱管內(nèi)流體層流的負面影響，提高換熱效率。本實用新型的另一目的是提供一種包括上述強化換熱結(jié)構(gòu)的列管式換熱器。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種列管式換熱器的強化換熱結(jié)構(gòu)，包括換熱管，還包括設(shè)置于所述換熱管內(nèi)并用于對其內(nèi)部流動的散熱工質(zhì)進行攪動的擾流裝置；

所述擾流裝置包括設(shè)置于所述換熱管開口處的連接組件和與所述連接組件相連并可周向旋轉(zhuǎn)的擾動部件；

所述擾動部件為將散熱工質(zhì)的流動對自身產(chǎn)生的軸向推力轉(zhuǎn)化為周向扭矩的螺旋槳葉；還包括用于驅(qū)動所述螺旋槳葉旋轉(zhuǎn)的電機；

所述螺旋槳葉設(shè)置于所述換熱管的中心位置，且其軸向平行于所述換熱管的長度方向；

所述連接組件包括與所述換熱管開口處的管壁相連的緊固件，以及可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于所述緊固件上、用于與所述擾動部件的端部相連的轉(zhuǎn)軸；

所述緊固件為與所述換熱管的開口周向連接的多腳卡爪，且所述多腳卡爪上的相鄰兩根支腳之間設(shè)置有用于使散熱工質(zhì)通過的間隙；

所述多腳卡爪上的各支腳的末端處均設(shè)置有用于與所述換熱管的開口形成過盈配合的內(nèi)凹面。

本實用新型還提供一種列管式換熱器，包括管殼和設(shè)置于所述管殼內(nèi)的強化換熱結(jié)構(gòu)，其中，所述強化換熱結(jié)構(gòu)為上一項所述的強化換熱結(jié)構(gòu)。

本實用新型所提供的列管式換熱器的強化換熱結(jié)構(gòu)，主要包括換熱管和設(shè)置在換熱管內(nèi)的擾流裝置。其中，換熱管為現(xiàn)有技術(shù)中的列管式換熱器中、在管殼內(nèi)大量鋪設(shè)的散熱工質(zhì)的流道，該換熱管一般為U型，散熱工質(zhì)從換熱管的一端處的開口處流入，然后順著管壁從換熱管的另一端的開口處流出，在途中為熱流體進行散熱。擾流裝置設(shè)置在各根換熱管內(nèi)，主要作用為：當擾流裝置工作時，將對換熱管內(nèi)部流動的散熱工質(zhì)進行攪動。由于換熱管內(nèi)流動中的散熱工質(zhì)之前(現(xiàn)有技術(shù)中)在流體力學(xué)領(lǐng)域內(nèi)基本屬于層流狀態(tài)， 而在經(jīng)過了擾流裝置的攪動之后，散熱工質(zhì)的層流狀態(tài)就被打破，因此從層流狀態(tài)進入到了紊流狀態(tài)。而處于紊流狀態(tài)的散熱工質(zhì)，在換熱管內(nèi)流動時，其流體單元與管壁的碰撞加劇、頻繁，流速得到一定程度降低，因此單位流量的流體與管壁的接觸時間、接觸面積較大，如此將使得待冷卻的熱流體與換熱管進行熱交換時，熱流體與散熱工質(zhì)的接觸更完全、徹底，接觸時間也更長，自然提高了對熱流體的散熱效果。綜上所述，本實用新型通過在換熱管內(nèi)增設(shè)對散熱工質(zhì)進行攪動的擾流裝置，從而將散熱工質(zhì)從層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪?，提高了散熱效果?/p>

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型所提供的一種具體實施方式的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，圖1中：

換熱管—1，擾動部件—2，緊固件—3，轉(zhuǎn)軸—4。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

請參考圖1，圖1為本實用新型所提供的一種具體實施方式的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

在本實用新型所提供的一種具體實施方式中，列管式換熱器的強化換熱結(jié)構(gòu)主要包括換熱管1和設(shè)置在換熱管1內(nèi)的擾流裝置。

其中，換熱管1為強化換熱結(jié)構(gòu)的最重要、也是數(shù)量最多的部件。換熱管1一般呈U型，倒臥在列管式換熱器的管殼中，且設(shè)置有兩個開口。散熱工質(zhì)從換熱管1的其中一個開口處流入，在管殼中沿著換熱管1的管徑，再從換熱 管1的另一個開口處流出，途中會與熱流體發(fā)生熱交換，散熱工質(zhì)在換熱管1內(nèi)的流動路程稱為管程。同時，在列管式換熱器的管殼的兩端還設(shè)置有兩個開口，待冷卻的熱流體從其中一個開口處流入，熱流體流入到管殼中之后，與管殼中的換熱管1接觸，發(fā)生熱交換，之后再從管殼的另一個開口處流出。其中，為增加熱流體與換熱管1的熱交換時間，往往還在管殼中沿垂直換熱管1的方向設(shè)置多個折流板。

擾流裝置是強化換熱結(jié)構(gòu)的核心部件，其設(shè)置在換熱管1內(nèi)部。顧名思義，擾流裝置的主要作用為對換熱管1內(nèi)流動的散熱工質(zhì)進行攪動。需知，一般在換熱管1內(nèi)的散熱工質(zhì)均處于較均勻的層流狀態(tài)，層流狀態(tài)下的流體在管內(nèi)的流速理論上最大，同時單位流量的流體與管壁的接觸時間、接觸面積最小，顯然，這對于待冷卻的熱流體而言是不利的。而當擾流裝置對其進行攪動時，就將散熱工質(zhì)的層流狀態(tài)打破，同時進入到另一個狀態(tài)——紊流狀態(tài)。處于紊流狀態(tài)的散熱工質(zhì)，在換熱管1內(nèi)流動時，其流體單元與換熱管1的管壁的碰撞加劇、碰撞更加頻繁，并且流速得到一定程度降低，因此單位流量的散熱工質(zhì)與換熱管1的管壁接觸時間、接觸面積較大，如此將使得待冷卻的熱流體與換熱管進行熱交換時，熱流體與散熱工質(zhì)的接觸更完全、徹底，接觸時間也更長，自然提高了對熱流體的散熱效果。

綜上所述，本實用新型通過在換熱管1內(nèi)增設(shè)對散熱工質(zhì)進行攪動的擾流裝置，從而將散熱工質(zhì)從層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪?，提高了散熱效果?/p>

在關(guān)于擾流裝置的一種優(yōu)選實施方式中，該擾流裝置主要包括連接組件和擾動部件2。其中，連接組件設(shè)置在換熱管1的開口位置，主要用于將換熱管1與擾動部件2相連，為擾動部件2的運動提供支撐點，比如可將其一端與換熱管1的管口相連，而另一端延伸至換熱管1的中心，同時擾動部件2設(shè)置在換熱管1的另一端等形式。擾動部件2在與連接組件相連的同時，還可以進行周向旋轉(zhuǎn)，如此，擾動部件2在運行時，即可通過自身的旋轉(zhuǎn)運動對流過自身的散熱工質(zhì)進行攪動，從而將其從層流狀態(tài)打破并進入到紊流狀態(tài)。此處優(yōu)選地，該擾動部件2可以為螺旋槳葉，具體的，該螺旋槳葉的流線螺旋形狀能夠在散熱工質(zhì)以一定流速通過自身時，將散熱工質(zhì)的流動對自身產(chǎn)生的軸向推動力轉(zhuǎn)化為推動自身旋轉(zhuǎn)的周向扭矩。如此設(shè)置，螺旋槳葉設(shè)置在換熱管1內(nèi)，無需外加動力，在散熱工質(zhì)的推動下即可自動旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速約為200～1000r/min。 當然，在對轉(zhuǎn)速要求較高的情況下，螺旋槳葉也可以由小型電機驅(qū)動。

另外，為提高螺旋槳葉對散熱工質(zhì)的擾動效果，還可將螺旋槳葉設(shè)置在換熱管1的中心位置，并且使其軸向方向平行于換熱管1的長度方向。當然，螺旋槳葉還可以在換熱管1內(nèi)隨意設(shè)置。

在關(guān)于連接組件的一種優(yōu)選實施方式中，該連接組件主要包括緊固件3和轉(zhuǎn)軸4。其中，緊固件3主要用于與換熱管1的開口處的管壁相連，比如通過緊固件3的周向邊緣位置與換熱管1的管壁相連等方式。轉(zhuǎn)軸4設(shè)置在該緊固件3上，比如可設(shè)置在緊固件3的中心位置，并朝向換熱管1的管口。轉(zhuǎn)軸4主要用于連接擾動部件2，同時該轉(zhuǎn)軸4還需在緊固件3上自由旋轉(zhuǎn)，以便在擾動部件2進行旋轉(zhuǎn)時同步旋轉(zhuǎn)。

具體的，該緊固件3可以為多腳卡爪。該多腳卡爪具有多根并列分布且形成圓面的支腳，類似于三爪卡盤的結(jié)構(gòu)。多腳卡爪的每一根支腳分別與換熱管1的開口的管壁連接，即從換熱管1的周向方向?qū)⑵渚o固。同時，在多腳卡爪上的相連兩根支腳之間均設(shè)置有使散熱工質(zhì)通過的間隙。

此外，為提高多腳卡爪與換熱管1的連接緊密性，避免被高流速的散熱工質(zhì)沖散，本實施例在多腳卡爪上的各根支腳的末端處均設(shè)置了內(nèi)凹面。該內(nèi)凹面能夠在支腳插入到換熱管1中后，與換熱管1的內(nèi)管壁形成互相擠壓的效果，即形成過盈配合，從而無法輕易地將多腳卡爪從換熱管1上拔除。

本實用新型還提供一種列管式換熱器，包括管殼和設(shè)置在管殼內(nèi)的強化換熱結(jié)構(gòu)，其中，該強化換熱結(jié)構(gòu)與前述內(nèi)容相同，此處不再贅述。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。