一種正三角形排列的對渦排陣列換熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種旋渦陣列換熱裝置，尤其涉及一種正三角形排列的對渦排陣列換熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]旋渦流動是自然界存在的一種現(xiàn)象，由于其主流基本不改變方向，因而流動阻力較小。在強(qiáng)化傳熱技術(shù)領(lǐng)域有很多應(yīng)用螺旋旋渦的例子，如扭曲橢圓管換熱器、螺紋槽管換熱器和螺旋折流板換熱器等。
[0003]目前普遍采用的傳熱旋渦陣列換熱裝置均是順渦方案，即所有傳熱旋渦體的旋渦方向相同，旋向?qū)τ诜指粼诠軆?nèi)的流體雖然是一樣的，但對于圍繞在管子外的流體，由于在相鄰2個順渦布置的傳熱旋渦體相切處的螺旋通道內(nèi)流體的流動方向是相反的，所形成的對沖流必然會導(dǎo)致流體流動動量和能量的損失，最終將造成換熱系數(shù)的降低或流動阻力的提高。雖然在雙螺桿壓縮機(jī)或油泵等機(jī)械場合有對反向旋渦體的應(yīng)用，但遺憾的是在傳熱領(lǐng)域國內(nèi)外目前尚未對傳熱旋渦體陣列中傳熱旋渦體旋轉(zhuǎn)方向的作用問題作相關(guān)的研宄或進(jìn)行有效利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種正三角形排列的對渦排陣列換熱裝置。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種正三角形排列的對渦排陣列換熱裝置，包括圓筒形殼體，在圓筒形殼體內(nèi)設(shè)有傳熱芯體；所述傳熱芯體包括呈Y字形的順渦排列(即相鄰傳熱旋渦體旋渦方向一致)γ形傳熱旋渦體排；所述Y形傳熱旋渦體排的中心位于圓筒形殼體中心點上，且Y形的相鄰兩臂之間的夾角為120° ;在各個Y形的相鄰兩臂構(gòu)成的扇區(qū)內(nèi)設(shè)有傳熱旋渦體陣列，所述傳熱旋渦體陣列由按照V字形順渦排列的右旋V形傳熱旋渦體排和左旋V形傳熱旋渦體排構(gòu)成，所述右旋或左旋V形傳熱旋渦體排的兩臂之間的夾角均為120° ;與Y形傳熱旋渦體排相鄰的V形傳熱旋渦體排中的傳熱旋渦體螺旋旋向和Y形傳熱旋渦體排中的傳熱旋渦體螺旋旋向相反，各個傳熱旋渦體陣列的相鄰兩排V形傳熱旋渦體排中的傳熱旋渦體螺旋旋向相反(即對渦排列)。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
I)對于由多個局部旋渦體組成的傳熱旋渦體陣列換熱器，2個旋轉(zhuǎn)方向相反的相鄰傳熱旋渦體在其相切處通道內(nèi)的流動方向是一致的，因而可形成合力，有利于增強(qiáng)傳熱效果和降低流動阻力。圖4顯示的是一對螺旋旋向相反的相鄰傳熱旋渦體即對渦傳熱旋渦體，當(dāng)兩股分別沿著相鄰傳熱旋渦體的螺旋通道流動的流體在兩個傳熱旋渦體相切處的通道內(nèi)發(fā)生匯聚的時候(參見圖4的虛線圈內(nèi)箭頭所示)，兩股流體的流向相同；而對于現(xiàn)有的螺旋旋向相同的相鄰傳熱旋渦體即順渦傳熱旋渦體來說，當(dāng)兩股分別沿著相鄰傳熱旋渦體的螺旋通道流動的流體在兩個傳熱旋渦體相切處的通道內(nèi)發(fā)生匯聚的時候(參見圖5的虛線圈內(nèi)箭頭所示)，兩股流體的流向恰恰相反，形成對沖流，而對沖流會產(chǎn)生耗散?？梢姳景l(fā)明利用對渦相鄰傳熱旋渦體在相切處的通道內(nèi)兩股流體發(fā)生匯聚時流向相同的特點，能夠降低流動阻力，并有利于強(qiáng)化傳熱，同時又能滿足2個旋渦方向的傳熱旋渦體數(shù)量基本相等。
[0007]2)由于不同方向傳熱旋渦體的制造成本通常是相同的，因而本發(fā)明的對渦式正方形傳熱旋渦體陣列換熱器是一種在幾乎不增加成本的條件下有顯著強(qiáng)化傳熱效果的技術(shù)方案，可方便設(shè)計布局和制造。
[0008]3)本發(fā)明可以實現(xiàn)在正三角形排列方案中盡量發(fā)揮對渦的主導(dǎo)作用，因而除中心點的傳熱旋渦體與其周圍傳熱旋渦體形成3個順渦和3個對渦外，在所述正三角形網(wǎng)格排列的傳熱對渦陣列中圍繞某個內(nèi)部傳熱旋渦體流動的流體，其流動方向均與圍繞其周圍的6個方向中的4個方向的相鄰傳熱旋渦體流動的流體形成流動方向一致的對渦，有利于強(qiáng)化傳熱和降低流動阻力，同時又能滿足2個旋渦方向的傳熱旋渦體數(shù)量基本相等，并方便設(shè)計布局和制造。正三角形排列的對渦排陣列在核反應(yīng)堆堆芯、扭曲橢圓管換熱器等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
[0009]4)本發(fā)明針對正三角形排列布置方案，該方案與正方形布管方案相比不僅在相同管中心距下更加緊湊，而且流體總是形成錯排流動，傳熱系數(shù)較高；可以在圓筒形殼體內(nèi)與內(nèi)壁保持更為均勻的距離，所以絕大多數(shù)的換熱器均采用正三角形布管方案。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明實施例1正三角形排列的對渦排陣列換熱裝置(正六邊形燃料組件對渦排陣列核反應(yīng)堆)布置示意圖；
圖2是本發(fā)明實施例1正三角形排列的對渦排陣列換熱裝置(正六邊形燃料組件對渦排陣列核反應(yīng)堆)零部件拆分示意圖；
圖3是本發(fā)明實施例2為正三角形排列的對渦排陣列換熱裝置(扭曲橢圓管對渦排陣列換熱器)布置示意圖；
圖4是本發(fā)明實施例2扭曲捕圓管對禍不意圖；
圖5是本發(fā)明實施例2扭曲橢圓管順渦示意圖。
【具體實施方式】
[0011]一種正三角形排列的對渦排陣列換熱裝置，包括圓筒形殼體1，在圓筒形殼體I內(nèi)設(shè)有傳熱芯體2 ;其特征在于，所述傳熱芯體2包括呈Y字形的順渦排列(即相鄰傳熱旋渦體旋渦方向一致)Y形傳熱旋渦體排2-1 ;所述Y形傳熱旋渦體排2-1的中心位于圓筒形殼體I中心點上，且Y形的相鄰兩臂之間的夾角為120° ;在各個Y形的相鄰兩臂構(gòu)成的扇區(qū)內(nèi)設(shè)有傳熱旋渦體陣列2-2，所述傳熱旋渦體陣列2-2由按照V字形順渦排列的右旋V形傳熱旋渦體排2-2-1和左旋V形傳熱旋渦體排2-2-2構(gòu)成，所述右旋或左旋V形傳熱旋渦體排的兩臂之間的夾角為120° ;與Y形傳熱旋渦體排2-1相鄰的V形傳熱旋渦體排中的傳熱旋渦體螺旋旋向和Y形傳熱旋渦體排2-1中的傳熱旋渦體螺旋旋向相反，各個傳熱旋渦體陣列2-2的相鄰兩排V形傳熱旋渦體排中的傳熱旋渦體螺旋旋向相反(即對渦排列)。
[0012]本發(fā)明實施例1為正六邊形燃料組件對渦排陣列核反應(yīng)堆。
[0013]核燃料組件是反應(yīng)堆堆芯內(nèi)的獨立部件，以正六邊形核燃料組件為單元形成螺旋流動時整個堆芯的旋渦陣列布置可以采用本發(fā)明方案。圍繞中心燃料組件，其余燃料組件排列成7層正六邊形，其中第7層的頂點位置空缺，使之更適合圓形區(qū)域；總共布置163組燃料組件，有右旋組件82組，左旋組件81組。左旋組件和右旋組件分層間隔布置。除了原點的組件，其余各層的左旋組件和右旋組件數(shù)量相等，可以滿足各種換料方案。
[0014]本發(fā)明實施例2為正三角形排列的扭曲橢圓管對渦排陣列換熱器。
[0015]扭曲橢圓管換熱器是一種無折流板支撐的換熱器。圍繞中心的扭曲橢圓管，其余扭曲橢圓管排列成5層正六邊形，其中第5層的頂點位置空缺，使之更適合圓形區(qū)域；總共布置85根扭曲橢圓管，有右旋扭曲橢圓管43根，左旋扭曲橢圓管42根。
【主權(quán)項】
1.一種正三角形排列的對渦排陣列換熱裝置，包括圓筒形殼體(I)，在圓筒形殼體(I)內(nèi)設(shè)有傳熱芯體⑵；其特征在于，所述傳熱芯體⑵包括呈Y字形的順渦排列(即相鄰傳熱旋渦體旋渦方向一致)Y形傳熱旋渦體排(2-1);所述Y形傳熱旋渦體排(2-1)的中心位于圓筒形殼體(I)中心點上，且Y形的相鄰兩臂之間的夾角為120° ;在各個Y形的相鄰兩臂構(gòu)成的扇區(qū)內(nèi)設(shè)有傳熱旋渦體陣列(2-2)，所述傳熱旋渦體陣列(2-2)由按照V字形順渦排列的右旋V形傳熱旋渦體排(2-2-1)和左旋V形傳熱旋渦體排(2-2-2)構(gòu)成，所述右旋或左旋V形傳熱旋渦體排的兩臂之間的夾角均為120° ;與Y形傳熱旋渦體排(2-1)相鄰的V形傳熱旋渦體排中的傳熱旋渦體螺旋旋向和Y形傳熱旋渦體排(2-1)中的傳熱旋渦體螺旋旋向相反，各個傳熱旋渦體陣列(2-2)的相鄰兩排V形傳熱旋渦體排中的傳熱旋渦體螺旋旋向相反(即對渦排列)。
【專利摘要】一種正三角形排列的對渦排陣列換熱裝置，包括圓筒形殼體和傳熱芯體，傳熱芯體包括順渦排列的Y形傳熱旋渦體排；在Y形的相鄰兩臂構(gòu)成的扇區(qū)內(nèi)設(shè)有由右旋或左旋V形傳熱旋渦體排構(gòu)成的傳熱旋渦體陣列；Y形傳熱旋渦體排的螺旋旋向與相鄰的V形傳熱旋渦體排中的傳熱旋渦體螺旋旋向相反，相鄰兩排V形傳熱旋渦體排中的傳熱旋渦體螺旋旋向相反。本發(fā)明具有在正三角形陣列中充分利用對渦相鄰傳熱旋渦體相切處通道中流動方向一致，有利于增強(qiáng)傳熱效果和降低流動阻力且?guī)缀醪辉黾映杀镜葍?yōu)點，可應(yīng)用于扭曲橢圓管換熱器、核反應(yīng)堆堆芯等場合。
【IPC分類】F28F13-12
【公開號】CN104713405
【申請?zhí)枴緾N201510096025
【發(fā)明人】陳亞平, 巨福軍, 吳嘉峰
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年3月4日