换热用变曲率螺旋管及换热器的制作方法

本发明涉及换热技术领域，尤其涉及一种换热用变曲率螺旋管及换热器。

背景技术：

工艺生产、化工设备及热泵空调领域为保证机组安全稳定的运行则大量使用间壁式换热器进行热传递。现有间壁式换热器多采用管式换热管进行结构化设计，但由于换热器内流体物性参数随着温度、压力及相变等条件的改变，其换热管内外对流换热系数均有明显的改变，从而产生换热不均匀、传热温差较大、传热效率不高等问题。这就需要通过改善换热器结构，调整流场分布及紊流特性，实现强化传热的目的。螺旋管换热器则因结构紧凑、体积小等优点在部分领域中广泛应用。

螺旋管换热器能够在有限的壳程空间内通过多层缠绕的方式增加管程流通路径、换热面积及壳程的紊流系数等，则一定程度上提高了换热效率；然而针对纵向空间受限的卧式沉浸式换热器，其传统设置螺旋换热管的方式为沿轴向方向螺旋缠绕，该结构存在管内积气、热阻较大、流动阻力增加、重力引起结构变形等问题，严重影响了螺旋管换热器的弹性扰动及传热效率。由此可见，针对卧式沉浸式螺旋管换热器性能提升，其换热管束及连接方式仍需进一步改进。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

技术实现要素：

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种换热用变曲率螺旋管及换热器，其可以降低流动阻力及换热温差，强化换热器换热效率，解决传统轴向水平放置螺旋换热管束气阻、垂直变形、换热效率减弱等技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种换热用变曲率螺旋管，所述螺旋换热管包括本体以及设于本体两端的上连接口及下连接口，所述本体为变曲率螺旋结构。

根据本发明的变曲率螺旋管，所述本体为变曲率等螺距结构。

根据本发明的变曲率螺旋管，所述本体从下至上曲率先减小再增加。

根据本发明的变曲率螺旋管，所述本体为变曲率变螺距结构。

根据本发明的变曲率螺旋管，所述本体从下至上曲率先减小再增加，所述本体的螺距从下至上逐渐减小。

本发明还提供一种包括如上所述变曲率螺旋管的换热器。

根据本发明的换热器，所述换热器包括壳体、上集管、下集管以及设于所述上集管及下集管之间的若干所述变曲率螺旋管。

根据本发明的换热器，还包括壳程入口及壳程出口。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：一是螺旋管的螺距及螺旋曲率均可随着换热管内外流体物性参数及壳程内空间结构的改变而进行变化，解决了结构性设计所造成的换热不均、匹配不合理的问题，本发明对卧式浸泡换热器的纵向断面流体扰动具有明显的促进作用，起到良好的强化传热的效果；二是卧式浸泡换热器中螺旋换热器变曲率垂直设置，具有良好的空间匹配性及柔性浮动性，减小了热边界层的同时，结垢倾向性降低，换热器体积更紧凑；总之，所述的变曲率螺旋管式换热器的差异性结构设计，良好匹配卧式浸泡换热器的纵向断面结构，有利于提高单位壳程换热面积、降低流动阻力及换热温差，强化换热器换热效率，解决了传统轴向水平放置螺旋换热管束气阻、垂直变形、换热效率减弱等技术问题。

附图说明

图1是本发明的换热用变曲率螺旋管；

图2是本发明一实施例的换热器结构示意图；

图3是本发明的换热器的截面图；

图4是本发明的换热器立体结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1，本发明提供了一种换热用变曲率螺旋管，所述螺旋换热管包括本体10以及设于本体10两端的上连接口20及下连接口30，所述本体10为变曲率螺旋结构。

本发明的变曲率螺旋管可根据不同需求设置于不同的换热器。比如，一实施例中，所述本体10为变曲率等螺距结构。且该螺旋换热管需垂直放置，从下至上曲率先减小再增加，但螺距相等，使其适应结构更加匹配卧式浸泡换热器的纵向断面结构。

另一实施例中，本发明的换热用变曲率螺旋管结构是变曲率变螺距结构，其垂直放置，且从下至上曲率先减小再增加，螺距从下至上逐渐减小。

本发明的不同应用中，所属螺旋管螺距大小、曲率大小等参数需要根据管程内外流体物性参数及壳程内径空间而变化，如：粗管径、小螺距等参数适用于在密度较轻的区域选用；在相变工况下，气相区螺旋管曲率可适当小于液相区曲率等。

再参见图2～图4，本发明提供了一种包括如图1所示变曲率螺旋管的换热器，其包括壳包括壳体100、上集管40、下集管50以及设于所述上集管及下集管之间的若干所述变曲率螺旋管10。对应的，根据本发明的换热器，还包括壳程入口60、壳程出口70、管程入口80及管程出口90。

当然，根据不同的换热需求，变曲率螺旋管的参数如曲率变化、螺距及数据等均可以适应性调整。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：一是螺旋管的螺距及螺旋曲率均可随着换热管内外流体物性参数及壳程内空间结构的改变而进行变化，解决了结构性设计所造成的换热不均、匹配不合理的问题，本发明对卧式浸泡换热器的纵向断面流体扰动具有明显的促进作用，起到良好的强化传热的效果；二是卧式浸泡换热器中螺旋换热器变曲率垂直设置，具有良好的空间匹配性及柔性浮动性，减小了热边界层的同时，结垢倾向性降低，换热器体积更紧凑；总之，所述的变曲率螺旋管式换热器的差异性结构设计，良好匹配卧式浸泡换热器的纵向断面结构，有利于提高单位壳程换热面积、降低流动阻力及换热温差，强化换热器换热效率，解决了传统轴向水平放置螺旋换热管束气阻、垂直变形、换热效率减弱等技术问题。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

技术特征：

1.一种换热用变曲率螺旋管，其特征在于，所述螺旋换热管包括本体以及设于本体两端的上连接口及下连接口，所述本体为变曲率螺旋结构。

2.根据权利要求1所述的变曲率螺旋管，其特征在于，所述本体为变曲率等螺距结构。

3.根据权利要求2所述的变曲率螺旋管，其特征在于，所述本体从下至上曲率先减小再增加。

4.根据权利要求1所述的变曲率螺旋管，其特征在于，所述本体为变曲率变螺距结构。

5.根据权利要求4所述的变曲率螺旋管，其特征在于，所述本体从下至上曲率先减小再增加，所述本体的螺距从下至上逐渐减小。

6.一种包括如权利要求1～5任一项所述变曲率螺旋管的换热器。

7.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，所述换热器包括壳体、上集管、下集管以及设于所述上集管及下集管之间的若干所述变曲率螺旋管。

8.根据权利要求6所述的换热器，其特征在于，还包括壳程入口及壳程出口。

技术总结
本发明适用于换热设备技术领域，提供了一种换热用变曲率螺旋管，所述螺旋换热管包括本体以及设于本体两端的管程入口及下管程出口，所述本体为变曲率螺旋结构。优选的是，本发明的螺旋管本体可以为变曲率等螺距结构或变曲率变螺距结构。借此，本发明有利于提高单位壳程换热面积、降低流动阻力及换热温差，强化换热器换热效率，解决了传统轴向水平放置螺旋换热管束气阻、垂直变形、换热效率减弱等技术问题。

技术研发人员：王旭;孙晋飞;郭健翔;王立建;王胜军
受保护的技术使用者：青岛欧适能新能源装备科技有限公司
技术研发日：2020.10.26
技术公布日：2021.07.23