专利名称：内外壁锥型表面强化传热管的制作方法
技术领域：
近年来，为提高管式换热设备的传热效率，采取了多种技术措施，较为广泛的是把管壁加工成各种形状，以破坏壁面附近管流底层的滞流状态、降低热阻、达到强化流体对流传热的效果。国内外有关资料〔1，2〕报导了这方面的新近发展和技术现况，其中有在管壁形成连续凸体如螺纹管、旋肋管或间断凸体如凸柱型、凸块型壁面管。上述新型传热管提高了对流传热系数，但却存在管流周向旋流或部分壁面涡流，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。
本实用新型的目的是在壁面附近和流体主流之间，增强有利于对流传热的径向涡旋，减少传热效能低的二次流和凸体形体阻力导致的能耗。其特征为在管壁的内、外两侧或一侧形成许多四周邻接、对称分布的棱锥，这些棱锥体的三角形凸面相互连续、构成整个壁面为没有死水区的锥型完全三维表面，棱锥体的特征参数是棱锥高度 I＝0.01de～0.1de，对棱锥角 A＝45°～120°，对棱长度比L1／L2＝1～7，锥体方位角A′＝45°～90°，其中de是以锥谷为径端的管壁内侧或外侧流道截面的水力当量直径。管壁锥型表面及锥体几何特征见附图
所示。棱锥型壁面的作用是使壁面附近的流体在流经这些棱锥的三维凸面时由于流向不断改变和边界层反复脱离，增强了壁面和主流间具有径向分量的二次流和微旋，不仅强烈降低滞流底层的厚度和热阻，而且径向流场的温度梯度大，在壁面流体和管流主体之间产生直接、充分的对流传热作用，更为有效地提高热量传递速率；对称分布的凸体避免了管流的周向旋流，前后邻接、具有三角形迎流面的棱锥抑制了凸体下游死水区及涡列的形成，减少了这些传热效能低的二次流消耗的部分动能；由于管流速度分布在壁面附近具有径向陡增的速度梯度，带有轴向斜度的三角形迎流面和背流面的凸锥也降低了形体阻力及其导致的能耗；凸锥的比表面大对有相变的流体还易使壁面的连续相造成过热或过冷状态促进相变，而锥顶有助于促成新相(分散相——汽泡或液滴)的不断产生和与壁面脱离。
锥型表面强化传热管的系统有效能( )效益好，具有高效、节能、传热表面大和减少管壁结垢的特点，作为强化单相或有相变流体对流传热的新型元件，适用于金属或非金属材质的多种管式换热设备。
附注〔1〕美国明尼苏达大学88～90年“传热文献综述”，〔2〕中国发明专利公报CN85103367、CN85104710。
权利要求1.一种内外壁锥型表面强化传热管，其特征在于管壁的内、外两侧或一侧形成许多四周邻接、对称分布的棱锥，锥体与管壁材质相同、成为整体，这些棱锥的三角型凸面相互连续、构成整个壁面为锥型三维表面，锥体的特征参数是棱锥高度I=0.01de到0.1de，对棱锥角A=45°到120°，对棱长度比 L1/L2=1到7，锥体方位角 A′=45°到90°，其中de是以锥谷为径端的管壁内侧或外侧流道截面的水力当量直径
2.按照权利要求1所述的强化传热管其特征在于其材质包括金属管和非金属管。
专利摘要内外壁锥型表面强化传热管是在管壁两侧或一侧形成许多四周邻接、对称分布的棱锥，相互连续的锥体三角形凸面构成整个管壁的完全三维表面，增强了壁面附近流体具有径向分量而温度梯度大的微旋，有效地破坏滞流底层、降低热阻、强化对流传热效果，并抑制周向旋流和壁面涡流，减少了热效低的二次流和凸体形体阻力消耗的动能，具有系统有效能()效率高、节能、除垢和传热表面大的特点，适用于各种管式换热设备以强化单相或有相变流体的对流传热。
文档编号F28F1/10GK2094024SQ9121471
公开日1992年1月22日 申请日期1991年7月10日 优先权日1991年7月10日
发明者吴友荪, 陈民伟, 吴彬 申请人:吴友荪, 陈民伟, 吴彬