[实用新型]一种气-水换热强化管

说明书

技术领域

本实用新型涉及气-水换热器，尤其涉及一种在池沸腾中的换热强化管。

背景技术

池沸腾气-水换热中主要传热方式：在高温壁面上生成、长大、脱离的汽泡与低温水的对流换热、高温壁面对水的辐射换热和高温壁面在气-水间的传热。增强汽泡的对流换热需要壁面满足产生更多汽泡的条件，即提高壁面汽化核心数，使单位面积气泡的密度增加，多层烧结金属丝网在管道壁面形成了更多利于汽泡形成的汽化核心，能大幅度提高沸腾换热表面传热系数和临界热流密度，降低管壁面起始过热度；而在过渡沸腾和稳态膜沸腾状态下由于产生的汽泡过多且连在一起形成汽膜覆盖在管道外壁，使传热热阻增大。管内高温气体主要传热热阻是气体与管道间的流动边界层，且管内气体多处于受迫紊流状态，而气体经过管内壁均布圆堆状凸出物时可以形成涡流来破坏流动边界层。同时由于圆堆状凸出物为流线型，与光管在相同管道阻力情况下换热量可提高30%～50%。

由于多孔表面结构的局限性，现有沸腾换热多孔表面结构适用介质多为制冷剂，而平织的多层烧结金属丝网结构更适用于水的沸腾换热；在管内热气体介质换热中，在内壁均布圆堆状凸出物的结构能使气体在过渡紊流和旺盛紊流状态下换热量都会有较大幅度提升，相对于其它带凸出物的管道，其对工况适用范围更广，且易加工。   

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种气-水换热强化管。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种气-水换热强化管，包括管道和多层烧结金属网；多层烧结金属丝网包围在管道的外壁且与管道外壁烧结连接；管道内壁均布向内呈圆堆状的凸起。

作为优选，圆堆状的凸起的底部形状为椭圆形，并且椭圆形的长轴与管道的轴线方向一致。

作为优选，管道内壁均布向内呈圆堆状的凸起由管道壁向内凹进形成。

作为另一个优选，管道内径为D，所述管道内壁面向内凸起的间距为t，凸起的高度为h，并且： t/D=0.25～1.0，h/D=0.025～0.05。

还有一个优选，多层烧结金属丝网为平织结构即编织形成的网孔为正方形，所述正方形的边长L≥2σT_s/(rρ_V Δt)，d=（60～190）μm，3d≤δ≤5d，其中σ为水表面张力，T_s为当前压力对应的饱和温度，r为当前压力下水的汽化潜热，ρ_V 为当前压力下的蒸汽密度，Δt为管壁温度T_W与T_s的差值，d为金属丝直径，δ为多层金属丝网的厚度。

上述管道内壁采用沿周向排列凸出物结构，使管内气体在流过凸出物时，壁面与流动边界层发生脱离，并在越过凸出物后形成漩涡，不断扰动流动边界层，增强换热，且能提高内壁抗污能力。

上述管道外壁包围多层烧结金属丝网，能大幅度提高沸腾换热表面传热系数和临界热流密度，降低管壁面起始过热度；汽泡在脱离壁面后，丝网中产生相对负压并使周围液体迅速补充，周期性的在壁面形成紊流状态，提高传热传质速度，并能不断冲刷丝网和外壁表面，防止水垢的形成。

本实用新型的有益效果是：

气-水换热强化管采用外壁与多层烧结金属丝网烧结连接、内壁设有周向排列凸出物的结构。在实际运行中，可以增强管内、管外的换热，减小管道的体积，提高对低品位热能的利用率和管道的抗垢能力。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型气-水换热强化管的全剖视结构示意图。

图2是本实用新型气-水换热强化管管壁外单层金属丝网的结构示意图。

图3为本实用新型气-水换热强化管管壁内环状凸出物的结构示意图。

图中，1-多层烧结金属丝网 ，2-凸出物。

具体实施方式

图1是一种气-水换热强化管，由多层烧结金属丝网1和内壁设有沿周向排列凸出物2的管道组成。

管道内壁沿周向排列凸出物2是由管壁内凹形成的圆堆状的凸起，凸出物2的底部形状为椭圆形，并且椭圆形的长轴与管道的轴线方向一致。

当管内气体在流过凸出物时，凸出物2的椭圆形底部具有较好的流线形状。

多层烧结金属丝网1包围在管道的外壁，管道的内壁沿周向排列凸出物2。多层烧结金属丝网1与管道外壁以烧结方式连接。