内置三角形微小通道的强化冷凝管的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种强化冷凝换热技术，尤其涉及一种应用于能源动力、石油化工、航空航天等领域的内置三角形微小通道的强化冷凝管。
【背景技术】
[0002]冷凝换热是一种十分复杂的物理现象，不仅广泛应用于地面常规重力条件下的众多高新技术产业，如新能源及可再生能源等低品位能源的热利用，而且随着航天事业的快速发展，冷凝换热在月球与火星表面小重力环境和空间微重力环境下的热控系统中也有很多重要应用。
[0003]强化管内冷凝换热主要有两种有效的方法。第一种是各种类型低肋管，如内螺纹管、人字形内肋管、交叉沟槽管和交错内肋管等。这些低肋管强化冷凝换热的机理是:1)增加了换热面积；2)利用内壁面微细结构引起了旋转流动，破坏了边界层的发展，促进了近壁区和主流区内液体的交混；3)内壁面微细结构上产生的表面张力促使液膜变薄。对于这类强化管，由于无法排走附着在强化管壁面的冷凝液体，因此无法从根本上实现流型与传热的协同，继而冷凝效果受到一定限制。第二种是采用非能动结构调控两相流型，实现流型与传热的协同，从而起到强化冷凝换热的作用。基于这种思想，专利ZL200610113304提出了一种分液式空气冷凝器，通过在流程转换之间设置汽液分离装置来排除积聚在壁面上的冷凝液体，从而从根本上舍弃了低传热流型，始终维持高传热流型，进而获得较高的传热系数。这种装置需要依靠重力来实现汽相和液相的分离，因此在小重力和微重力条件下其应用受到了限制。专利ZL2011102148777提出了一种内分液罩式冷凝换热管，通过微孔或缝隙结构的内分液罩实现了流型调控的作用，从而达到强化冷凝换热的目的。该结构仅依靠表面张力完成流型调控过程，因此完全适用于不同重力条件，但文献[Chen Q C, Xu J L, SunD L.The bubble leakage mechanism for vertical upflows by the phase separat1nconcept.Chinese Science Bulletin，2014，59 (21): 2638-2646]指出当汽体体积份额较高时，汽体容易漏入内分液罩内部，导致冷凝换热效率的降低。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种适用于不同重力条件，且可调控两相流型的内置三角形微小通道的强化冷凝管。
[0005]本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006]本实用新型的内置三角形微小通道的强化冷凝管，包括外部基管、内部芯管，所述外部基管与内部芯管之间沿径向布置有多个翅片，相邻翅片之间在外部基管与内部芯管之间形成了三角型微小通道。
[0007]由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的内置三角形微小通道的强化冷凝管，由于外部基管与内部芯管之间沿径向布置有多个翅片，相邻翅片之间在外部基管与内部芯管之间形成了三角型微小通道，在冷凝换热过程中，由于表面张力的作用，蒸汽趋于向外管壁面流动，而液体趋于向外管中心流动，形成了全新的“汽在管壁，液在中心”的分布模式，流型与传热达到了协同，液膜厚度减小，从而起到强化冷凝换热的目的；另一方面由于布置了多个翅片，极大地增加了管内的传热面积，同样起到强化冷凝换热的目的。可以适用于不同重力条件，包括地面常规重力、小重力和微重力环境。
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型实施例提供的内置三角形微小通道的强化冷凝管的结构示意图；
[0009]图2为图1的A-A剖视图；
[0010]图3为图2的B-B剖视图；
[0011]图4为现有技术中普通冷凝光管横截面上的汽液分布图；
[0012]图5为本实用新型实施例提供的内置三角形微小通道的强化冷凝管横截面上的汽液分布图。
[0013]图中标号:
[0014]1-外部基管；2_内部芯管；3_翅片；4_三角形微小通道。
【具体实施方式】
[0015]下面将对本实用新型实施例作进一步地详细描述。
[0016]本实用新型的内置三角形微小通道的强化冷凝管，其较佳的【具体实施方式】是:
[0017]包括外部基管、内部芯管，所述外部基管与内部芯管之间沿径向布置有多个翅片，相邻翅片之间在外部基管与内部芯管之间形成了三角型微小通道。
[0018]所述外部基管与内部芯管之间沿径向布置的翅片为15?30个，翅片之间形成的三角型微小通道为15?30个。
[0019]所述三角型微小通道的顶角为12°?24°，底角为90°。
[0020]所述内部芯管为实心结构或为两端堵塞的空心管道。
[0021]本实用新型的内置三角形微小通道的强化冷凝管，三角形微小通道的顶角位于内部芯管处，角度很小；两个底角位于外部基管处，角度较大。该结构的强化冷凝换热机理为:一方面，在冷凝换热过程中，由于表面张力的作用，蒸汽趋于向外管壁面流动，而液体趋于向外管中心流动，形成了全新的“汽在管壁，液在中心”的分布模式，流型与传热达到了协同，液膜厚度减小，从而起到强化冷凝换热的目的；另一方面由于布置了多个翅片，极大地增加了管内的传热面积，同样起到强化冷凝换热的目的。
[0022]本实用新型的内置三角形微小通道的强化冷凝管，一方面可以调控两相流型和增加管内传热面积，从而达到强化冷凝换热的目的；另一方面可以适用于不同重力条件，包括地面常规重力、小重力和微重力环境。
[0023]本实用新型仅依靠表面张力完成流型调控过程，因此完全适用于不同重力条件。
[0024]具体实施例:
[0025]参见图1、图2和图3，本实用新型包括外部基管1 ;实心或两端堵塞的空心内部芯管2 ;外部基管与内部芯管之间沿径向布置的15?30个翅片3 ;由于沿径向布置了多个翅片，使得冷凝管内形成了 15?30个三角型微小通道4，其顶角α约为12°?24°，底角β 为 90°。
[0026]参见图4，为普通冷凝光管横截面上的汽液分布图。通常普通冷凝光管呈现“汽在中心，液在壁面”的分布模式，集聚在壁面的厚液膜阻碍了传热，流型与传热协同性较差。特别在小重力和微重力环境下，重力效应减弱，浮升力减小，流动趋向于液体贴壁的轴对称流型，较厚的液膜会恶化蒸汽与管壁间的换热，大大降低冷凝换热系数。
[0027]参见图5，为内置三角形微小通道的强化冷凝管横截面上的汽液分布图。三角形微小通道4的顶角较小，约为12°?24°，该处汽液界面的表面张力较大，在表面张力的作用下驱使蒸汽向外管壁面流动，而液体向外管中心处流动，形成了全新的“汽在管壁，液在中心”的分布模式，如图5所示，流型与传热达到了协同，液膜厚度大幅减小，从而起到强化冷凝换热的目的。内置三角形微小通道的强化冷凝管内布置了 15?30个翅片3，换热面积比普通冷凝光管增加了 5?10倍，同样起到了强化冷凝换热的目的。该实用新型仅依靠表面张力完成流型调控过程，因此完全适用于不同重力条件。
[0028]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1.一种内置三角形微小通道的强化冷凝管，其特征在于，包括外部基管(1)、内部芯管(2)，所述外部基管与内部芯管之间沿径向布置有多个翅片(3)，相邻翅片之间在外部基管与内部芯管之间形成了三角型微小通道(4)。2.根据权利要求1所述的内置三角形微小通道的强化冷凝管，其特征在于，所述外部基管与内部芯管之间沿径向布置的翅片为15?30个，翅片之间形成的三角型微小通道为15?30个。3.根据权利要求2所述的内置三角形微小通道的强化冷凝管，其特征在于，所述三角型微小通道的顶角为12°?24°，底角为90°。4.根据权利要求1、2或3所述的内置三角形微小通道的强化冷凝管，其特征在于，所述内部芯管为实心结构或为两端堵塞的空心管道。
【专利摘要】本实用新型公开了一种内置三角形微小通道的强化冷凝管，包括外部基管、内部芯管，外部基管与内部芯管之间沿径向布置的翅片为15～30个，翅片之间形成15～30个三角型微小通道。三角型微小通道的顶角为12°～24°，底角为90°。内部芯管为实心结构或为两端堵塞的空心管道。一方面可以调控两相流型和增加管内传热面积，从而达到强化冷凝换热的目的；另一方面可以适用于不同重力条件，包括地面常规重力、小重力和微重力环境。
【IPC分类】F28F1/00
【公开号】CN205037796
【申请号】CN201520743620
【发明人】孙东亮, 于帅, 申琳倩, 宇波, 侯燕, 邹玉
【申请人】北京石油化工学院
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年9月23日