专利名称：内螺旋外棘齿型双面强化传热管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种双面强化传热管，特别是一种内螺旋外棘齿型双面强化传热管。
背景技术：
现有的许多热交换器，如发电厂用的高低压回热加热、凝汽器、水冷冷凝器、空冷器及油冷却器等，出于对换热器密封、承压等方面的需要，采用的传热管大都是无强化传热效能的光滑管，或仅有单面强化效果的管型，至使换热器总传热系数不高。
近年来，随着不可再生能源短缺的日益严峻，促使强化传热的研究和应用加速发展，它所涉及的工业领域和换热器的形式都非常广泛。其中，管壳式换热器的强化是十分吸引人的领域，这是由于它的应用量大、适应面广，在各种工业过程中都有可能得到应用。为提高管壳式换热器的传热效率，较为普遍的做法是把管壁加工成各种形状，以减薄边界层，降低热阻，达到提高冷凝传热和对流传热的效果。目前，提高管壁的传热效果中，较多的采用低螺纹管、螺旋槽管、旋肋管和锯齿形翅片等管型，上述几种管形的传热管对提高管外对流传热系数或冷凝换热有一定的效果，尤其是锯齿形翅片传热管用于单工质蒸汽冷凝时，确能取得很好的强化传热效果，但却存在管流周向旋流或部分壁垒面涡流，这些二次流场温度梯度小，未能充分产生对流传热效果却消耗了流体的部分动能，当用于多组份工质蒸汽冷凝时，冷凝给热系数低；且除螺旋槽管外，当采用钢质管时，仅能作到管外侧单面强化传热。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种适应范围广、传热效率高的一种内螺旋外棘齿型双面强化传热管为实现上述目的，本实用新型采取了下述的技术措施一种内螺旋外棘齿型双面强化传热管，其中传热管的管壁外表面设有许多沿轴向呈螺旋状连续分布、并与管壁一体化的曲面棘齿形翅片，各曲面棘齿形翅片的四周曲面间相互邻接，其第一螺旋角A为0.5°～5°，第二螺旋角B为15°～23°，曲面棘齿形翅片高H为0.2mm～2.5mm；传热管内壁设有螺旋形沟槽，该螺旋形沟槽头数为1～25头，导程(或螺距)t为1～450mm，深度h为0.15mm～1.5mm。
在采用上述措施的基础上，进一步的改进方案是传热管内壁的螺旋形沟槽的横截面形状以梯形或三角形为佳。
本实用新型的双面强化传热管，具有如下的有益效果1)管壁外表面的曲面棘齿形翅片连续分布，且与传热管外管壁一体化连接，完全无接触热阻。
2)可在电厂换热器中替代铜光滑管，不仅能保证原有热负荷，其换热强度还有所提高，完全可实现电厂的锅炉给水系统无铜化运行的技术要求。
3)传热管的总换热系数比光滑管提高70％～96％，比螺旋槽管提高16％～37％；并且管内压降只比光滑管增加20％左右，低于螺旋槽管的管内压降。本实用新型的Φ25×3钢质传热管的抗爆破压力＞8.9Mpa，达到安全标准；因此，可在高低压回热加热、凝汽器、水冷冷凝器、空冷器及油冷器上应用，传热效果明显优于现有技术，特别适用于蒸汽压力变化范围较大的电站回热加热器强化；强化后的高低压加热器可获得更高的给水温度，从而降低煤耗实现能量节约。
4)将本实用新型用于高低压换热器，其总传热系数可比相应材质光滑管提高75％，等负荷运行时节省49％以上的换热面积，换热面枳减少了，管材及管板、筒体材料、整个加工组装工时均可减少，从而降低制造成本。对发电厂这样的用户，作等面积老设备改造，可提高给水温度13～16℃，标准煤耗下降7～9g/Kwh，热耗率约减少0.31％～0.49％，经济效果非常显著。
5)将本实用新型用于高压加热器中，其总传热系数比光滑管提高73％，对设备制造厂家来说可节省46％的换热面积，换热面积的减少，管板、筒体的材料、整个加工组装工时均可减少，从而降低制造成本。对发电厂这样的用户，作等面积的老设备改造，热耗率Qr可由原来的6057kJ/Kwh下降到5163kJ/Kwh；按每年运行8200小时，标准煤的发热量为29308kJ/kg，煤价340元/吨计算，一台125MW发电机组的高压加热器每年可节省标准煤4232吨，合人民币145万元。
图1是本实用新型的主视图；图2是本实用新型的剖视图；图3是本实用新型的立体结构示意图；图4是本实用新型的局部立体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步地描述，但不构成对本实用新型的任何限制。
如图1、图2所示，本实用新型的内螺旋外棘齿型双面强化传热管，传热管的外径为25mm、内径19mm，在传热管管壁外表面设有许多沿轴向呈螺旋状连续分布、并与管壁一体化的曲面棘齿形翅片1，各曲面棘齿形翅片1的四周曲面间相互邻接，其第一螺旋角A为1.5°，头数1头；第二螺旋角B为20°，头数33头；曲面棘齿形翅片高H为1mm。传热管内壁设有螺旋形沟槽2，该螺旋形沟槽2头数为1头，导程(或螺距)t为2.5mm，深度h为0.35mm；螺旋形沟槽2的横截面形状为梯形。
本实用新型的双面强化传热管的外侧面强化冷凝传热的机理是对比光滑管，增大了冷凝传热的面积，其外侧面的肋化系数是光滑管的3倍左右；特殊的三维扩展表面结构能充分发挥冷凝液表面张力作用，使壁面连续相造成过热或过冷状态促进相变，且棘齿顶有助于促成冷凝液的不断产生，并迅速从棘齿顶部流向棘齿根部，在重力的作用下从管底排出，同时冷凝液在排液点处的滞流角较小。
本实用新型的双面强化传热管的外侧面强化对流传热的机理是特殊的棘齿型壁面使流体流向不断改变和边界层剥离，诱发的二次流(螺旋流和边界层分离流)和微旋促进了湍流程度加剧，强烈地降低了滞流底层的厚度和热阻；沿轴向螺旋状连续分布的棘齿避免了管流的周向旋流，前后邻接、具有曲面的迎流面的棘齿抑制了棘齿下游死区及涡流的形成，降低了形体阻力及其导致的能耗。
本实用新型的双面强化传热管的内侧面强化对流传热的机理是管内壁的螺旋沟槽2引发的二次分离流作用，可大幅度提高管内的传热系数，且管内螺旋沟槽2起了二次流的作用，故其阻垢能力增强。
综上所述，本实用新型的内螺旋外棘齿型双面强化传热管，特别适用于强化多组份蒸发汽冷凝和含有不凝性气体的蒸汽冷凝。具有高效、节能、传热面积大和减少管壁结垢的特点。可广泛应用于电力、化工、制冷及能源等领域的高低压回热加热、凝汽器、水冷冷凝器、空冷器及油冷却器。
权利要求1.一种内螺旋外棘齿型双面强化传热管，其特征在于传热管的管壁外表面设有许多沿轴向呈螺旋状连续分布、并与管壁一体化的曲面棘齿形翅片(1)，各曲面棘齿形翅片(1)的四周曲面间相互邻接，其第一螺旋角A为0.5°～5°，第二螺旋角B为15°～23°，曲面棘齿形翅片高H为0.2mm～2.5mm；传热管内壁设有螺旋形沟槽(2)，该螺旋形沟槽(2)头数为1～25头，导程(或螺距)t为1～450mm，深度h为0.15mm～1.5mm。
2.根据权利要求1所述的强化传热管，其特征在于传热管内壁的螺旋形沟槽(2)的横截面形状为梯形。
3.根据权利要求1所述的强化传热管，其特征在于传热管内壁的螺旋形沟槽(2)的横截面形状为三角形。
专利摘要本实用新型提供了一种内螺旋外棘齿型双面强化传热管，其中传热管的管壁外表面设有许多沿轴向呈螺旋状连续分布、并与管壁一体化的曲面棘齿形翅片，各曲面棘齿形翅片的四周曲面间相互邻接，其第一螺旋角A为0.5°～5°，第二螺旋角B为15°～23°，曲面棘齿形翅片高H为0.2mm～2.5mm；传热管内壁设有螺旋形沟槽，该螺旋形沟槽头数为1～25头，导程(或螺距)t为1～450mm，深度h为0.15mm～1.5mm。本实用新型具有高效、节能、传热面积大和减少管壁结垢的特点。可广泛应用于电力、化工、制冷及能源等领域的高低压回热加热、凝汽器、水冷冷凝器、空冷器及油冷却器。
文档编号F28F1/10GK2646649SQ03274468
公开日2004年10月6日 申请日期2003年9月12日 优先权日2003年9月12日
发明者龙新峰, 欧伟成 申请人:龙新峰, 欧伟成