一种冷凝换热管的制作方法

本实用新型涉及换热器技术领域，特别是涉及一种冷凝换热管。

背景技术：

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，应用广泛。而换热管是换热器的元件之一，置于筒体之内，用于两介质之间热量的交换。海水淡化化工装置几乎全是由换热管组成，而在化学工业中，所用换热管的投资大约占设备总投资的30％，因此，换热管的传热性能很大程度上会影响换热器的工作效率。在冷凝传热中，现有的冷凝换热管主要以光管为主，气态工质通入至冷凝换热管内，通过冷凝换热管壁与冷凝换热管外部的低温介质发生热量交换，气态工质在冷凝换热管内发生相变冷凝并在冷凝换热管内壁形成冷凝液膜，冷凝液膜附着于冷凝换热管内壁，使得换热管的热阻增大，传热效率降低；而且，工质的压力、流量、热流密度和管道几何形状的不同，会形成不同的气液两相流流型，不同两相流流型传热特性不同；水平管内沿着流动方向，蒸汽量逐渐增大而流型逐渐由细胞状、汽塞状、波状分层流、气弹状变为环状流型，受重力作用影响，细胞状、汽塞状、波状分层流和气弹状的冷凝液在换热管底部，而环状流的冷凝液沿冷凝管内壁面圆周分布，这些呈不同形态的工质均会对换热管的传热效果造成影响，因此，需要提供一种冷凝换热管能够适应两相流型的不同阶段并强化传热效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种冷凝换热管，以解决上述现有技术存在的问题，强化管内冷凝传热，减小冷凝热阻，提高冷凝换热管的换热效率。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供一种冷凝换热管，包括一外管，所述外管内同轴套设有一环形丝网管，所述环形丝网管外壁上连接有若干支撑单元和若干引流单元，所述支撑单元连接所述外管和所述环形丝网管并将所述环形丝网管支撑在所述外管内，所述引流单元连接所述外管和所述环形丝网管，所述引流单元为亲水或超亲水引流单元，所述环形丝网管为亲水或超亲水环形丝网管。

优选的，所述支撑单元包括第一环扣和多个支撑条，所述第一环扣同轴紧密套设在环形丝网管外，各所述支撑条一端与所述第一环扣固定连接，另一端与所述外管内壁紧密贴合。

优选的，所述引流单元包括第二环扣和多个引流爪，所述第二环扣同轴紧密套设在环形丝网管外，各所述引流爪一端与所述第二环扣固定连接，另一端与所述外管内壁紧密贴合。

优选的，所述支撑单元和所述引流单元沿所述环形丝网管的轴向方向同轴间隔套设在所述环形丝网管外。

优选的，所述支撑条为亲水或超亲水支撑条，所述引流爪为亲水或超亲水引流爪，所述第一环扣和所述第二环口均为亲水或超亲水环扣。

优选的，所述外管为光管、外翅管或外肋管。

优选的，所述外管为疏水或超疏水外管；所述环形丝网管为80目-200目的环形丝网管。

优选的，所述引流爪在长度方向上倾斜设置，且所述引流爪自所述外管的内壁沿气态工质流动方向向内倾斜设置并延伸至所述第二环扣外壁。

优选的，所述环形丝网管与所述第一环扣和所述第二环扣均焊接，所述支撑条与所述第一环扣焊接，所述引流爪与所述第二环扣焊接。

优选的，所述支撑条的横截面为圆形、长度方向平行于气态工质流动方向的矩形或长轴方向平行于气态工质流动方向的椭圆形；所述引流爪的横截面为角形、扇形或宽度方向平行于气态工质流动方向的矩形。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型提供的冷凝换热管，在外管内插环形丝网管，并通过亲水或超亲水引流单元连接外管和环形丝网管，为外管内壁上的冷凝液膜提供了一个引流通道，且环形丝网管也采用亲水或超亲水材质，引流单元将外管内壁上的冷凝液膜引流至环形丝网管，并在环形丝网管表面或内部流动，从而减薄了外管内壁上的冷凝液膜，减小了传热热阻，提高了冷凝换热管的换热效率，强化了冷凝传热；外管和环形丝网管将气态工质的通道分为两个通道，气态工质主要通过外管和环形丝网管之间的环形通道进行流动，环形丝网管内的通道为冷凝液通道，环形丝网管表面或内部的冷凝液体能够经由环形丝网管表面流出换热管。

进一步的，外管和环形丝网管的环形通道内设置的支撑条和引流爪，能够扰动外管和环形丝网管的环形通道内的两相流体，使流体的流动从层流向紊流发展，提高冷凝换热管的换热效率。气液两相流不同阶段的各种流型都存在冷凝液膜附着在外管内壁，因此本实用新型提供的冷凝换热管适应气液两相流不同阶段的各种流型。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的冷凝换热管的结构示意图；

图2为本实用新型提供的冷凝换热管的支撑单元结构示意图；

图3为本实用新型提供的冷凝换热管的引流单元结构示意图；

图4a为本实用新型提供的冷凝换热管的第一种支撑条的横向截面图；

图4b为本实用新型提供的冷凝换热管的第二种支撑条的横向截面图；

图4c为本实用新型提供的冷凝换热管的第三种支撑条的横向截面图；

图5a为本实用新型提供的冷凝换热管的第一种引流爪的横向截面图；

图5b为本实用新型提供的冷凝换热管的第二种引流爪的横向截面图；

图5c为本实用新型提供的冷凝换热管的第三种引流爪的横向截面图；

图6为本实用新型提供的冷凝换热管的引流示意图；

图中：1-外管；21-第一环扣；22-第二环口；3-支撑条；4-引流爪；5-环形丝网管；6-气态工质流；7-冷凝液。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种冷凝换热管，以解决上述现有技术存在的问题，强化管内冷凝传热，减小冷凝热阻，提高冷凝换热管的换热效率。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。

本实用新型提供一种冷凝换热管，对气态工质进行冷凝，如图1所示，包括一外管1，外管1内同轴套设有一环形丝网管5，环形丝网管5外壁上连接有若干支撑单元和若干引流单元，支撑单元连接外管1和环形丝网管5并将环形丝网管5支撑在外管1内，引流单元为亲水或超亲水引流单元，环形丝网管5为亲水或超亲水环形丝网管，引流单元连接外管1和环形丝网管5并能够将外管1内壁上形成的冷凝液膜引流至环形丝网管5上。

本实用新型提供的冷凝换热管，在外管1内插环形丝网管5，并通过亲水或超亲水引流单元连接外管1和环形丝网管5，为外管1内壁上的冷凝液膜提供了一个引流通道，且环形丝网管5也采用亲水或超亲水材质，引流单元将外管1内壁上的冷凝液膜引流至环形丝网管5，并在环形丝网管5表面或内部流动，从而减薄了外管1内壁上的冷凝液膜，减小了传热热阻，提高了冷凝换热管的换热效率，强化了冷凝传热；外管1和环形丝网管5将气态工质的通道分为两个通道，气态工质主要通过外管1和环形丝网管5之间的环形通道进行流动，环形丝网管5内的通道为冷凝液通道，环形丝网管5表面或内部的冷凝液体能够经由环形丝网管5表面流出换热管。

在进一步优选的方案中，如图2所示，支撑单元包括第一环扣21和多个支撑条3，第一环扣21同轴紧密套设在环形丝网管5外，各支撑条3一端与第一环扣21固定连接，另一端与外管1内壁紧密贴合。

如图3所示，引流单元包括第二环扣22和多个引流爪4，第二环扣22同轴紧密套设在环形丝网管5外，各引流爪4一端与第二环扣22固定连接，另一端与外管1内壁紧密贴合。

在进一步优选的方案中，支撑单元和引流单元沿环形丝网管5的轴向方向同轴间隔套设在环形丝网管5外。

本实用新型提供的冷凝换热管，支撑单元和引流单元沿环形丝网管5的轴向间隔设置，环形丝网管5外同轴紧密套设有多个第一环扣21和多个第二环扣22，如图1～3所示，相邻的第一环扣21和第二环扣22沿环形丝网管5的轴向间隔一定距离设置，第一环扣21上设置有多个支撑条3，第二环扣上设置有多个引流爪4。

支撑单元能够支撑环形丝网管5，在外管1内内插超亲水引流爪4不仅可以减薄冷凝液膜，减小冷凝热阻，从而强化管内冷凝传热，同时引流爪4也增强了管内气态工质和液态工质的两相流体的扰动，使管内流动由层流向紊流发展，提高换热效率。冷凝换热管内通入的待冷凝工质，在气液两相流不同阶段存在各种流型，且各种流型的工质都存在冷凝液附着在冷凝换热管内壁的现象，本实用新型提供的冷凝换热管适应气液两相流不同阶段的各种流型，从增强管内扰动和减薄冷凝液膜两方面强化管内冷凝传热，换热效率高，适用范围广。

在具体的方案中，支撑条3为亲水或超亲水支撑条，引流爪4为亲水或超亲水引流爪，第一环扣21和第二环口22均为亲水或超亲水环扣。支撑条3采用亲水或超亲水支撑条，也可以起到将外管1内壁上的冷凝液膜引流至环形丝网管5的作用，进一步减薄冷凝液膜，强化换热效果。

在进一步优选的方案中，外管1为光管、外翅管或外肋管，但不限于此，外管1只要能够实现气态工质的冷凝即可，可以为金属管。

在进一步优选的方案中，外管1为疏水或超疏水外管，可进一步减少外管1内壁上附着的冷凝液体，并有利于冷凝液体由外管1内壁引流至环形丝网管5上，利于减薄外管1内壁上的冷凝液膜。

在具体的方案中，环形丝网管5为80目-200目的环形丝网管，其编织方式可以为平纹、斜纹和竹纹等，但不限于此，只要环形丝网管5能够附着冷凝液体并能够将冷凝液体排出即可。

在进一步优选的方案中，引流爪4在长度方向上倾斜设置，如图1、图6所示，且引流爪4自外管1的内壁沿气态工质流动方向向内倾斜设置并延伸至第二环扣22外壁，气态工质由外管1的右端通入至外管1内，从而气态工质的流动能够进一步促进冷凝液体由外管1内壁引流至环形丝网管5上，利于减薄冷凝液膜。

在进一步优选的方案中，环形丝网管5与第一环扣21和第二环扣22均焊接，支撑条3与第一环扣21焊接，引流爪4与第二环扣22焊接。本实用新型提供的冷凝换热管安装时，将焊接有支撑条3的第一环扣21和焊接有引流爪4的第二环扣22焊接于环形丝网管5上，然后再将焊接有第一环扣21、第二环扣22、支撑条3和引流爪4的环形丝网管5插入至外管1内，并使支撑条3和引流爪4与外管1内壁紧密接触，从而实现将冷凝液体由外管1内壁引流至环形丝网管5上。

本实用新型提供的冷凝换热管中的支撑条3可以具有多种形状，如图4a所示，支撑条3的横截面为圆形，如图4b所示，支撑条3的横截面为长度方向平行于气态工质流动方向的矩形，如图4c所示，支撑条3的横截面为长轴方向平行于气态工质流动方向的椭圆形，上述三种形状的支撑条均能够减小气态工质流动的阻力。但支撑条3的横截面形状并不限于上述形状，只要能够实现对环形丝网管5的支撑即可，优选使支撑条3横截面的长度方向平行于气态工质流动方向，以尽量减小支撑条3对气态工质流动的阻力。

本实用新型提供的冷凝换热管中的引流爪4可以具有多种形状，如图5a所示，引流爪4的横截面为角形，如图5b所示，引流爪4的横截面为扇形，如图5c所示，引流爪4的横截面为宽度方向平行于气态工质流动方向的矩形，上述三种形状的引流爪4均具有较大的引流面积，更有利于将冷凝液体由外管1内壁引流至环形丝网管5上。但引流爪4的横截面形状并不限于上述形状，只要能够实现将外管1上的冷凝液体的引流至环形丝网管5即可。

将第一环扣21、第二环口22、环形丝网管5、支撑条3和引流爪4都进行亲水或超亲水处理，具体操作步骤如下：

步骤一：将第一环扣21、第二环口22、环形丝网管5、支撑条3和引流爪4进行去油污和去氧化处理。

步骤二：将去油污和去氧化后的第一环扣21、第二环口22、环形丝网管5、支撑条3和引流爪4用10％质量分数的硝酸进行清洗。

步骤三：将清洗后的第一环扣21、第二环口22、环形丝网管5、支撑条3和引流爪4放入质量分数为30％的双氧水中氧化8小时，然后取出支撑环扣2、环形丝网管5、支撑条3和引流爪4，便具有了亲水或超亲水效果。

图6为本实用新型提供的冷凝换热管引流示意图，气态工质流6在外管1内发生相变冷凝后的冷凝液7附着在外管内壁形成冷凝液膜，厚的冷凝液膜阻挡了蒸汽的进一步冷凝，增大了传热热阻；本实用新型提供的冷凝换热管利用超亲水吸液铺展原理，通过在外管1与环形丝网管5之间设置超亲水引流爪4，可将外管1内壁面的冷凝液7引流到环形丝网管5内，从而减薄了冷凝液膜，强化了传热，引流到环形丝网管5上的冷凝液7附着于环形丝网管5表面或内部。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。