一管箱；12-壳体；4 一换热管；13-循环液体进口； 14 一循环液体出口； 15-蒸气进口； 16-凝结液体出口； 17-折流板。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图，通过实施例进一步描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范 围。
[0025] 本发明提供一种异型翅片扰流子换热管，蒸气通过异型翅片扰流子换热管与超临 界液体工质换热；异型翅片扰流子换热管包括换热管、异型翅片和扰流子；异型翅片由基 圆和导流角组成，为整体冲压成型的异型翅片，固定在换热管的外面；基圆的下半部分设有 导流角；换热管内有扰流子，该扰流子包括正扰流部、固定部、反向结和反扰流部，设置在换 热管内壁的固定部把正扰流部前端固定，反扰流部的前端连接在正扰流部的末端，即自由 端；反扰流部与正扰流部的扰动方向相反；扰流子反复排列在管内且都与换热管的壁面接 触。
[0026] 如图1和图2所示，异型翅片由基圆1和导流角2组成，根据导流角2的数目可以 分为单导流角异型翅片和双导流角异型翅片，图1为本发明实施例提供的单导流角异型翅 片的结构图；图2为本发明实施例提供的双导流角异型翅片的结构图。导流角2与翅片基 圆1相切，且切点A与基圆1的圆心0在同一水平线上，切点B应与基圆1的圆心0在同一 垂直线上。定义基圆1的中心孔3直径为基圆1的内径，基圆1的最外圈直径为基圆外径。 基圆1的内径等于换热管外径，基圆1的外径可以根据不同工况进行调节。导流角2的顶 点D与基圆1的圆心0的距离DO大于W〇A，且可根据不同的工况进行调节；导流角的边 DA、DB均为光滑曲线，且关于0D对称。异型翅片的基圆1和导流角2为整体冲压成型。
[0027] 图3为本发明异型翅片扰流子的换热管局部正剖面的结构示意图，其中1为异型 翅片基圆，2为异型翅片导流角，4为换热管，5为正扰流部，6为固定部，7为反向结，8为管 内壁，9为反扰流部，由基圆1和导流角2组成的异型翅片固定在换热管4的外面。采用带 导流角的异性翅片，可以将受重力作用凝结液体长大到一定尺寸后就沿导流角滚下，在滚 下的过程中，一方面会与相遇的液体合并成更大的液滴，另一方面也避免凝结液体滴落到 下排管束而形成液膜，从而使蒸气与壁面有更多直接接触的面积，减少传热热阻，增大换热 效率。反扰流部9上的反向结7的作用是改变原来流向为相反流向，若定义有一个反向结 的扰流部为反扰流部，用实线表示，且为反向扰动，则没有反向结的扰流部为正扰流部，用 虚线表示且为正向扰动；反之亦然。设置在管内壁8上的固定部6把正扰流部5前端固定， 正扰流部5的末端是自由端，把反扰流部9的首端固定在正扰流部5的末端。这样，在超临 界工质在正扰流部5附近流动时形成顺时针方向的周期性扰动，形成顺时针旋转的流动分 量。在超临界工质在反扰流部9附近流动时形成逆时针方向的周期性扰动，形成逆时针旋 转的流动分量。不管是顺时针的扰动还是逆时针的扰动，都会破坏临界状态附近超临界工 质自有的特殊性，在管内形成稳定的螺旋流动，从而增强超临界工质的均匀性。
[0028] 图4为本发明实施例采用异型翅片扰流子换热管的管壳式换热器的结构示意图。 利用上述的换热管可以制作管壳式换热器10,包括管箱11、壳体12、换热管4、循环液体进 口 13、循环液体出口 14、蒸气进口 15、凝结液体出口 16和折流板17。置于壳体12内部的 换热管4位于管箱11之间，循环液体进口 13和循环液体出口 14均设在管箱11的左侧；蒸 气进口 15设在壳体12的上方；凝结液体出口 16设在壳体12的下方；折流板17设在换热 管4的管束之间。
[0029] 上述管壳式换热器10在工作时，蒸气由壳体12上方的蒸气进口 15进入壳体12， 在折流板17的作用下将蒸气均匀分布，迫使蒸气均匀通过管束和换热管4的异型翅片，将 热量释放给换热管内的超临界液体（气体）而凝结成液体，由凝结液体出口 16排出。超临 界液体（循环液体）则从进口 13通过管箱11进入上述换热管4,在上述换热管4内的扰流 子的作用下呈温度均匀混合流动，并通过换热管4从蒸气中吸收热量，管内的超临界液体 吸收热量后升温或转换为气体，最终经管箱11由出口 14排出。
[0030] 需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技 术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是 可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求 书界定的范围为准。
【主权项】
1. 一种异型翅片扰流子换热管，包括换热管、异型翅片和扰流子； 所述异型翅片包括基圆和导流角，固定在所述换热管的外面；所述基圆为空心圆环； 所述基圆的下半部分设有所述导流角； 所述换热管内设有扰流子，所述扰流子包括正扰流部、固定部、反向结和反扰流部；设 置在换热管内壁的固定部把正扰流部的前端固定；反扰流部的前端连接在正扰流部的末 端，为自由端；反扰流部与正扰流部的扰动方向相反； 所述扰流子反复排列在所述换热管内且均与所述换热管的壁面接触。2. 如权利要求1所述异型翅片扰流子换热管，其特征是，所述异型翅片为整体冲压成 型的异型翅片；所述异型翅片的基圆的空心圆环内径与所述换热管的外径相同。3. 如权利要求1所述异型翅片扰流子换热管，其特征是，所述异型翅片的导流角与基 圆相切，且两个切点分别与基圆的圆心在同一水平和垂直线上。4. 如权利要求1所述异型翅片扰流子换热管，其特征是，所述导流角的边均为光滑曲 线且对称；所述导流角的顶点与基圆的圆心的距离大于基圆外径的倍。5. 如权利要求1所述异型翅片扰流子换热管，其特征是，所述导流角为一个或两个。6. 如权利要求1所述异型翅片扰流子换热管，其特征是，所述扰流子的反扰流部具有 反向结。7. -种换热器，所述换热器为管壳式换热器，包括管箱、壳体、循环液体进口、循环液体 出口、蒸气进口、凝结液体出口和折流板；其特征是，所述换热器装有异型翅片扰流子换热 管，所述异型翅片扰流子换热管包括换热管、异型翅片和扰流子； 所述异型翅片包括基圆和导流角，固定在所述换热管的外面；所述基圆为空心圆环； 所述基圆的下半部分设有所述导流角； 所述换热管内设有扰流子，所述扰流子包括正扰流部、固定部、反向结和反扰流部；设 置在换热管内壁的固定部把正扰流部的前端固定；反扰流部的前端连接在正扰流部的末 端，为自由端；反扰流部与正扰流部的扰动方向相反； 所述扰流子反复排列在所述换热管内且均与所述换热管的壁面接触。8. 如权利要求7所述换热器，其特征是，所述异型翅片扰流子换热管置于壳体内部，并 位于管箱中间，循环液体进口和循环液体出口均设在管箱的左侧；蒸气进口设在壳体的上 方；凝结液体出口设在壳体的下方；折流板设在换热管的管束之间；所述异型翅片扰流子 换热器在工作时，蒸气由壳体上方的蒸气进口进入壳体，在折流板的作用下将蒸气均匀分 布，迫使蒸气均匀通过管束和换热管的异型翅片，将热量释放给换热管内的超临界液体而 凝结成液体，由凝结液体出口排出。超临界液体则从进口通过管箱进入上述换热管，在上述 换热管内的扰流子的作用下呈温度均匀混合流动，并通过换热管从蒸气中吸收热量，管内 的超临界液体最终经管箱由循环液体出口排出。9. 如权利要求8所述换热器，其特征是，所述换热器在管程流动的超临界工质与壳程 流动的蒸气进行换热；所述流动的流程为单流程、双流程或多流程。10. 如权利要求7所述换热器，其特征是，换热器的壳体为圆形筒体、方形筒体或其他 形状的筒体。
【专利摘要】本发明公布了一种异型翅片扰流子换热管和使用该换热管的换热器，所述换热管外壁设有由基圆和导流角组成的异型翅片，该翅片可以增大工质蒸气与壁面有更多直接接触的面积，减少传热热阻，增大换热效率。管内有由正扰流部和反扰流部组成的扰流子，正扰流部由固定部固定在管内壁上，将正扰流部末端的自由端与反扰流部连接。利用上述换热管制作管壳式换热器，还包括管箱、壳体、循环进出口、凝结液体进口、凝结液体出口和折流板。该换热管通过其外壁异型翅片和内壁扰流子的特殊结构，提高临界状态换热器的换热效率；同等工况下能强化传热、提高传热效率，减小换热面积。
【IPC分类】F28F1/24, F28D7/16
【公开号】CN105066763
【申请号】CN201510525057
【发明人】张信荣, 刘勇, 史新华
【申请人】北京大学, 北京中竞同创能源环境技术股份有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月25日