[实用新型]连续轧纹强化传热钢管

说明书

技术领域

本发明属于热交换设备领域，特别涉及传热管。

背景技术

热交换器在石油、化工、电力及冶金制造等工业领域都有广泛应用，尤其以管式换热设备作为间壁换热过程的主要形式，文献中介绍的高效换热管将有近百种，但能够广泛应用的强化传热管却相对较少。尤其对管内换热过程的强化，不但要考虑传热系数的提高，而且还要考虑阻力系数的增加。对铜材质的换热管，由于其质地较软，可加工成各种内微翅、轧槽管、螺纹或波节等强化管；碳钢和不锈钢管主要以螺纹管、波节管等异型结构来提高换热效率。提高管内的对流换热效率，通常采用降低边界层厚度，提高低流速下的湍流程度，改变原有的速度和温度场分布情况；而对于制冷剂蒸发或冷凝过程，石油化工生产过程中的有机蒸气或混合蒸气冷凝过程，采用内微肋管或沟槽管在相同当量面积条件下，可提高换热系数30～80%。其强化机理主要有以下几方面，（1）增加了换热面积；（2）对流动边界层的扰动，减小边界层厚度，改变对流传热温度梯度；（3）在表面张力作用下，冷凝液聚集在沟槽内，平均冷凝液膜厚度减薄，降低液膜导热热阻；（4）蒸发气化过程，形成核态沸腾温差降低，增加传热推动力。由于微肋结构主要作用于边界层的层流底层，对流动过程阻力增加相对较小，所以实际应用较多。但是受加工工艺限制，强化管材质更多局限于铜管和铝管，而碳钢和不锈钢管应用相对较少。

发明内容

本实用新型针对上述不足问题，提供一种连续轧纹强化传热钢管，结构简单，兼具有材质和结构的优越性，传热效果佳。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：连续轧纹强化传热钢管，其特征是：换热管为不锈钢或碳钢管，换热钢管连通进水管和出水管，换热钢管带有内轧纹沟槽或外轧纹沟槽。

所述沟槽是V型或梯形沟槽。

所述沟槽之间平行或不同方向交叉布置。

所述沟槽深度为0.2～0.5mm，宽度为1～2mm，沟槽之间的间距为5～20mm。

本实用新型在碳钢管或不锈钢管内壁或外壁设置沟槽结构，沟槽深度、宽度及间距等实际应用可根据换热介质的物性，选择不同结构的内轧纹结构或外轧纹结构。用于蒸发式冷凝器时，冷凝液在表面张力作用下，一部分沿沟槽内流动到换热管底部，由于减薄了沟槽边缘的冷凝液膜厚度，降低了冷凝液膜的平均热阻，而且由于粗糙沟槽对混合气层流底层起到扰流作用，加速了气体在边界层内的对流传质过程，对整个系统的热质传递有明显强化作用，提高了管内冷凝传热系数。用于蒸发器及流体冷却器换热管，沟槽部分可以增加换热表面工质气化核心，降低液膜的气化温差,提高了管外沸腾传热系数。

本实用新型具有加工方便、运行高效、生产成本低等特点，可应用于蒸发、冷凝或对流换热设备中，应用广泛，产品换热效率高。 

附图说明

图1是本实用新型结构示意图（V形内轧纹）。

图2是本实用新型结构示意图（梯形内轧纹）。

图3是本实用新型结构示意图（V形外轧纹）。

图4是本实用新型轧纹管展开图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型并不局限于具体实施例。

实施例1：如图2所示，为氟利昂制冷工质的制冷系统生产蒸发式及流体冷却器用连续内轧纹换热管1，盘管内工质为水平流动方向，轧纹管梯形沟槽3尺寸：宽度为1mm,深度为0.3mm,沟槽间隔为3mm,冷凝液在表面张力作用下，一部分沿沟槽内流动到换热管底部，由于减薄了沟槽边缘的冷凝液膜厚度，降低了冷凝液膜的平均热阻，提高了管内冷凝传热系数。

实施例2：氟利昂制冷工质的制冷系统满液式蒸发器及流体冷却器换热管，采用如图3、4所示的外轧纹碳钢管4，V形轧纹沟槽2，深度0.2mm,沟槽间隔5mm,沟槽为平行布置，倾斜夹角为15°，轧纹后钢带翻转，经卷曲焊接，形成外轧纹沟槽管，沟槽部分可以增加换热表面工质气化核心，降低液膜的气化温差,提高了管外沸腾传热系数。

实施例3：含不凝气的甲醇蒸气冷凝系统蒸发式冷凝器及流体冷却器采用如图1、4所示的不锈钢内轧纹换热盘管1，经连续制管线生产的内轧纹表面，V形轧纹沟槽2的规格：宽为0.8mm,沟槽深度为0.3mm,沟槽间距为2mm,经卷曲焊接生产内轧纹沟槽管，冷凝液膜沿沟槽流到水平管底部，受流速剪切力作用内表面主要冷凝面液膜厚度降低，而且由于粗糙沟槽对混合气层流底层起到扰流作用，加速了甲醇气体在边界层内的对流传质过程，对整个系统的热质传递有明显强化作用。