专利名称：一种螺旋扰流子的制作方法
技术领域：
本发明属于传热换热技术领域，具体地说，是一种强化传热的螺旋扰流子。它可用于流动液、汽、气体的强化换热。
目前的螺旋扰流子有螺旋线圈、螺旋叶轮、螺旋扭曲板麻花片等。如《实用热管技术》(〔日〕池田义雄等编著，商政宋李鹏龄译，化学工业出版社，p.92～94。)指出在管内插入扭曲板麻花式带状物，放热系数可增大约10倍;中国专利《CN87203192一种能增强换热效果的装置》(申请人张士威)提出一种带有凸齿的螺旋板，当置于园管内时，除了具有轴向速度外，还具有切向分速度，产生较好的涡流与扰动状态，从而增强了换热效果;《节能原理与技术》(陈听宽，机械工业出版社，1988，p.256，280。)认为据试验，在相同功率下，当扭曲比s/d在2.5倍时，其结构特性最佳，可使烟气的放热系数提高到光管的2.5倍，具有很好的效果。同时还试验了由反向螺旋组成的静态混合器装于管内对强化单相流体的传热十分有效。以上这几种螺旋扰流子的技术特征是以螺旋曲线平滑过渡扭转形成的麻花片型，具有使传热介质沿螺旋扰流的效果。其中带凸齿的麻花片因有缺口，涡流效果较好而旋转效果较差。反向螺旋组成的静态混合器由于流体不断分离和旋转，促使流体在径向有效的混合，使流体在径向的温度，速度和组成的差别减到最小。但是它们都不能同时具有折流板，杆折流、湍流扰动的效果和文丘里管扩张、收缩加速的效果。
本发明的目的，是提出一种新的螺旋扰流子，它同时具有螺旋扰流混流，折流板折流湍流、文丘里管扩张收缩等强化换热的结构和功能。
本发明是这样实现的，一种由同向或正反向混合螺旋扭曲板组成的螺旋扰流子，每个节距由相互成80°～150°角的5～30个折褶沿螺旋排列成折流板麻花片。麻花片的节距是指螺旋每扭转180°的间距。当这种折流板麻花片插入液体或汽，气体流通道或各种换热器中时，就组成用于不同场合的新的液-液、汽-液、液-气、气-气、汽-气型换热器。它可以使换热流体旋转混流、折流湍流、涨缩脉动，具有径向混流均温效果好，轴向旋转惯性强，扩张放热，收缩加速等强化换热功能和效果。特别是折流板麻花片在流体内的某段一侧扩张时，另一侧则收缩，一波为压缩时，其前后波为扩张，在不多增加总流阻功耗下，以简单结构实现了折流板、杆和文丘里管的强化换热功效。
本发明的螺旋扰流子可以是每个节距由相互成90°～120°折角的6～26个折褶沿螺线排列。也可以是每个节距由相互成95°～110°折角的7～20个折褶沿螺旋排列，这主要是根据不同的雷诺数选用，低黏度系数、流体污垢轻时可选用多折褶和小角度的、反之则宜选用少折褶数和大角度的。
本发明的螺旋扰流子还可以是同向螺旋若干折褶的前后衔接处沿径向约成90°扭转接口，成分流混流型折流板麻花片。现有的同向螺旋是一支整体的按同一方向同一扭曲度平滑延续的麻花片。当在折褶的若干段的前后衔接处设计成沿径向约成90°扭转接口时，流体在扭转接口处被切分，混合，而旋转方向不变。这一方案保持了同向螺旋惯性好流速快的特点，又具有正、反向混合螺旋使流体不断分离和混合的均温强化效果。制造时可以使整支同向螺旋的若干段衔接处留有中心部分后，从两边各剪开一个切口并沿中心扭转约90°即成也可是若干同向螺旋单元按90°扭转焊接，成整体的同向旋转的分流混流型折流板麻花片。
本发明的折流板麻花片还可以是折褶等距等角或不等距不等角沿螺旋排列。当然也可以是等距不等角或不等距等角沿螺旋排列。此种折流板麻花片使流体沿着螺旋前进方向折绕跳动，扩张收缩式地运行，它的折褶和折角可根据流体的不同种类及黏度制成各种适用的组合形式。
折流板麻花片设计制造时，可根据流体温度和使用介质的腐蚀情况选用金属或非金属材料。一般金属采用1～0.2mm厚的板材制作，非金属一般采用厚1mm左右的塑料制作。用于特别高温或强腐蚀环境时，还可以采用陶瓷或玻璃，通常可以选用不锈钢、铜、铝，其厚度约在1～0.3mm。选用0.75～0.4mm厚的镀锌板制造，较能耐腐蚀和200℃左右的温度，经济性也好。用于无腐蚀环境时，可以采用0.35～0.23mm厚的马口铁制造，经济性和制造性能都较佳。当然，选用0.5mm左右金属板料涂镀各种复合料或喷塑也可以。
本发明的螺旋扰流子采用每个节距由相互成80°～150°角的5～30个折褶或90°～120°角的6～26个折褶的技术方案，使流体在折流板麻花片的作用下，旋转扰流、混流均温、折流脉动、扩张放热、收缩加速，集螺旋扰流子、折流板，文丘里管数种强化换热装置的强化功能于一体，而其消耗材料比折流板，杆和文丘里管少，设置容易，强化效果优于以上几种装置。若与波纹管、槽纹管、外部齿片、绕片管或多孔层表面管配合，可进一步提高换热系数和放热量。
如一个厚约1mm左右的金属或塑料螺旋扭曲板，节距由相互成80°～150°角的5～30个折褶沿左向螺旋排列成折流板麻花片。将此片插入流动热媒介质的液体或烟气、蒸汽通道内，液、汽、气将沿螺旋旋转前进，同时被折流和扩张压缩，形成脉湍流的横斜向运动，将热能传导给通道外部的液、气介质，形成一种增强型换热结构。若将金属或塑料制的折流板麻花片装入板式壁板式等散热器的对流片空间内，受热空气将螺旋涨缩式上升，边界层热阻下降，流速增加，对流传热大大加强。
一个厚约1～0.2mm厚的金属制螺旋扰流子，节距由相互成90°～120°折角的6～26个折褶沿右向螺旋排列。将此扰流子插入套管式、列管式、壳管式或翅片式、板翅式换热器或余热锅炉的内管和流体通道，即组成强化型换热器或新型的余热锅炉。
如一个厚约0.75～0.4mm的镀锌板或厚约1～0.3mm的不锈钢、铜、铝板制的同向分流混流型折流板麻花片，节距由相互成95°～110°角的10个折褶以同向螺旋组成，若干折褶的前后衔接处沿径向约成90°扭转接口，组成同向分流混流型折流板麻花片。此片折褶是等距等角的，当然也可以是不等距不等角沿螺旋排列的。将其插入常规散热器或热管型散热器的传热通道内，可使散热量和传热系数进一步提高。例如经在热管型真空相变散热器的流通加热管内设置试验时，散热量由500w提高到700～730w，提高40%，传热系数达6.49～6.67w/m2℃。
如一个厚约0.35～0.23mm马口铁制的折流板麻花片，节距由相互成92°～105°折角的6～10个折褶按正、反向混合螺旋组成，若干折褶的前后衔接处沿径向约成90°扭转接口，组成正、反向混合的分流混流型折流板麻花片。此片折褶是等距不等角或不等距等角的，每个节距的折褶数、长度也不一样，将之装入真空冷凝器或热管、真空相变散热器的表面多孔层蒸发管内或其外部传热通道时，因内部形成无氧环境，外部通道比较干燥，所以片材虽薄但使用寿命较长。因此对管内的汽、液两相流和传热通道的干空气均具有旋转、折流、涨缩的强化传热功能。其用料只占总体的1%，而提高功效在40%以上，效果非常显著。
权利要求
1.一种用于强化传热的螺旋扰流子，由同向或正反向混合螺旋扭曲板组成，其特征是每个节距由相互成80°～150°角的5～30个折褶沿螺旋排列成折流板麻花片。
2.如权利要求1所述的螺旋扰流子，其特征是每个节距由相互成90°～120°折角的6～26个折褶沿螺旋排列。
3.如权利要求1所述的螺旋扰流子，其特征是同向螺旋若干折褶的前后衔接处沿径向约成90°扭转接口，成分流混流型折流板麻花片。
4.如权利要求1所述的折流板麻花片，其特征是折褶等距等角、不等距不等角或等距不等角、不等距等角沿螺旋排列。
5.如权利要求2所述的折流板麻花片，其特征是采用1～0.2mm厚的金属板制的。
6.如权利要求2所述的折流板麻花片，其特征是采用厚1mm左右的塑料制的。
7.如权利要求5所述的折流板麻花片，其特征是采用0.75～0.4mm厚的镀锌板制的。
8.如权利要求5所述的折流板麻花片，其特征是采用0.35～0.23mm厚的马口铁制的。
9.如权利要求5所述的折流板麻花片，其特征是采用1～0.3mm厚的铝板制的。
全文摘要
一种用于强化传热的螺旋扰流子，由同向或正反向混合螺旋扭曲板组成，每个节距由相互成80°～150°角的5～30个折褶或90°～120°折角的6～26个折褶沿螺旋排列成折流板麻花片。可用于流动液、汽、气体的强化换热。
文档编号F28F1/40GK1071248SQ91109329
公开日1993年4月21日 申请日期1991年9月30日 优先权日1991年9月30日
发明者刘玉海, 刘玉明, 刘玉林, 杨子明 申请人:刘玉海