[发明专利]一种螺旋波纹管

说明书

技术领域

本发明属于传热装置领域，更具体地，涉及一种螺旋波纹管。

背景技术

螺旋波纹管是一种优良的高效异型强化换热管件，对流体的换热过程有着显著的强化作用，并广泛用于换热器制造。

然而，传统的螺旋波纹管通过管壁的螺旋槽道结构迫使管内流体产生强烈的二次流，以减薄边界层，强化换热，螺旋波纹管在换热得到强化的同时，也产生了较大的局部阻力，综合换热效果不够显著。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种螺旋波纹管，旨在解决现有螺旋波纹管管内流动局部阻力增加过大、综合换热性能不够突出的问题，有效抑制管内流动局部阻力的产生，提高综合换热性能，并实现螺旋波纹管换热的双面强化效果。

为实现上述目的，本发明提供了一种螺旋波纹管，包括中空管体和螺旋头结构，螺旋头结构连接有螺旋状通道，用于在流体经过时在中空管体内形成旋流，螺旋状通道的深度为1～500mm。

螺旋状通道的数量与螺旋头结构的数量相等。

螺旋头结构的数量为1～4个。

中空管体的内外表面上的波纹为节距、波形相同，并连续走向的螺旋形。

中空管体的内径为1～1000mm，壁厚为0.1～20mm。

中空管体的内外表面上波纹的节距为10～500mm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）螺旋波纹管横截面面积始终相等，可减小管内流动局部阻力的产生；

（2）螺旋波纹管管壁处的具有一定深度的螺旋状通道，可组织管内流体整体向前旋流，从而增强流体的径向混合，减小速度矢量与温度梯度矢量之间的夹角，提高换热效果，同时管内整体旋流不产生强烈的二次流，局部阻力很小，沿程阻力增加较少，综合换热效果提高突出；

（3）螺旋波纹管管内整体旋流，可有效抑制管壁结垢的产生，提高换热器的使用寿命及安全性能，特别适用于采用高粘度、不洁净及易结焦换热工质的场合；

（4）螺旋状通道起到对管外流体的扰流作用，从而实现螺旋波纹管换热的双面强化效果。

附图说明

图1为本发明螺旋波纹管的结构示意图。

图2为图1的主视图。

图3为图2的左视图。

图4为本发明不同流场雷诺数下努谢尔数的变化曲线图。

图5为本发明不同流场雷诺数下摩擦阻力系数的变化曲线图。

图6为本发明不同流场雷诺数下性能评价系数的变化曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明的螺旋波纹管包括中空管体1和螺旋头结构2，螺旋头结构连接有螺旋状通道3，用于在流体经过时在中空管体1内形成旋流，螺旋状通道3的深度H为1～500mm。

螺旋状通道3的数量与螺旋头结构2的数量相等。在本实施方式中，螺旋头结构2的数量为1～4个。

中空管体1的内外表面上的波纹为节距、波形相同，并连续走向的螺旋形。中空管体1的内径d为1～1000mm，壁厚为0.1～20mm。

中空管体1的内外表面上波纹的节距为10～500mm。

以下对螺旋波纹管进行数值模拟计算，给定条件如下：

螺旋状通道的深度为1～5mm，螺旋波纹管的长度为600mm，波纹的节距为30mm，螺旋头结构的数量为4个，流体为水，雷诺数Re的范围为300～1800，边界条件为：给定壁面热流密度及速度u，出口为出流条件，壁面热流密度q＝10000W/m²。

流场雷诺数Re由下式给定：

Re=u×dmυ]]>

式中,υ为流体运动黏度，d_m为螺旋波纹管内径的当量直径，并定义为