[实用新型]传热管组件及具有其的换热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及换热器管内强化传热的内插元件领域，特别地，涉及一种传热管组件及具有其的换热器。

背景技术

近年来，能源和材料费用不断增长，促使人们不断开发新型高效的换热器以满足需要。为了提高换热器的换热效率，管内插物是一种便捷、简约和有效的管内强化传热的方法。目前，比较常见的内插物有：弹簧丝（螺旋丝）、纽带、绕花丝、片条、立交盘、梯形物等。而对于工业化大批量生产和使用，由于制作工艺、成本等条件限制，仅有弹簧丝和纽带更为适合。其它管内插物无论是从制作工艺还是制作成本来讲，都不如弹簧丝和纽带。因此弹簧丝和纽带在换热器尤其是壳管式换热器有着较为广泛的应用。然而，无论是弹簧丝还是纽带，在一定的流动条件下，其强化传热效果依然有限。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种传热管组件及具有其的换热器，以解决现有内插物的传热效果较差的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种传热管组件，包括管体；内插弹簧丝，设置在管体内并与管体内壁相贴合；内插纽带，内插弹簧丝设置在内插扭带的外侧。

进一步地，内插弹簧丝具有雷诺数小于2000时的第一螺距，第一螺距的范围为3至20mm。

进一步地，内插纽带螺距的二分之一为P2，管体的直径为D，1.5≤P2/D≤3。

进一步地，内插弹簧丝具有雷诺数大于2000时的第二螺距，第二螺距的范围为20至40mm。

进一步地，内插纽带螺距的二分之一为P2，管体的直径为D，3≤P2/D≤6。

本实用新型还提供了一种换热器，包括传热管组件，传热管组件为前述的传热管组件。

本实用新型具有以下有益效果：

内插弹簧丝破坏了贴近壁面的流动边界层，流体在近壁面形成比较微弱的涡流，从而减小了壁面流体的热阻；而内插纽带增强了近壁面的流动速度和扰动程度，由于内插纽带促使流体旋转，因此流体从管中心要流向管壁，与弹簧丝在近壁面处产生的涡流再次进行冲击、混合，对近壁面处产生更为强烈和有效的扰动作用，从而增强了传热效果。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型的传热管组件示意图；以及

图2是图1的左视示意图。

附图中的附图标记如下：10、管体；20、内插弹簧丝；30、内插弹簧丝。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1和图2，本实用新型传热管组件，包括：管体10；内插弹簧丝20，设置在管体10内并与管体10内壁相贴合；内插纽带30，内插弹簧丝20设置在内插扭带30的外侧。从强化传热机理出发，内插弹簧丝20破坏了贴近壁面的流动边界层，流体在近壁面形成比较微弱的涡流，从而减小了壁面流体的热阻；而对于有相变的流体，弹簧丝紧贴着管内壁面，一定程度上增加了壁面的粗糙度，有利于相变传热。然而，内插弹簧丝20的缺点在于使近壁面处流体流阻增加，从而降低了近壁面处流速；对于有相变的流体，内插弹簧丝20增加了贴近壁面处液体薄膜的厚度。而内插纽带30增强了近壁面的流动速度和扰动程度，由于内插纽带30促使流体旋转，因此流体从管中心要流向管壁，与弹簧丝在近壁面处产生的涡流再次进行冲击、混合，对近壁面处产生更为强烈和有效的扰动作用，从而增强了传热效果。利用弹簧丝和纽带的管内强化传热机理具有一定的互补作用，提出将二者结合起来使用，使管内强化传热效果相对单一的弹簧丝或纽带，有了进一步的提升。

参见图1，本实用新型的组合式内插物中弹簧丝20和内插纽带30参数的选择很重要。通常，在雷诺数小于2000，弹簧丝螺距P1取3至20mm，内插纽带30扭转比P2/D取1.5至3；在雷诺数大于2000，弹簧丝螺距P1取20至40，内插纽带30扭转比P2/D取3至6。内插弹簧丝20的螺距小于内插纽带30的螺距。