专利名称：三维双弧面管的制作方法
技术领域：
本实用新型属于换热设备领域，涉及热水锅炉，特别是涉及一种燃油燃气热水锅炉烟气管传热的三维双弧面管。
背景技术：
热水锅炉在工业生产及日常生活中占有重要地位，目前热水供应及采暖设备有燃煤(油、气)、电、太阳能和热泵热水器等，但采用带换热器的热水锅炉供应热水及采暖仍是今后的基本热水供应及采暖方式。热水锅炉种类按燃料划分，有燃煤、燃油和燃气热水锅炉，按加热方式分有直接加热式和间接加热式热水锅炉。现有热水锅炉，大部分以燃煤为主，其热效率低，只有50～70％，能源利用率低，对环境污染严重，腐蚀及结垢现象也较为严重；现有燃油燃气热水锅炉，对环境污染小，热效率可达85％，但其一次性投资及运行管理费用过高，限制了其推广使用。
现有热水锅炉，其烟气管的换热部分大多采用光滑管，换热效率低，容易结垢，部分采用了强化传热技术以提高锅炉热效率，但采用强化传热的方法不多，主要有低翅片管、波纹管和横纹管。上述管型均为二维异形管，在管内部容易形成流动死区，对流体边界层的切割和扰动作用不明显，对换热效率提高作用有限，另外，还会增加流体流动阻力，能耗增高。目前的第三代强化传热技术的重点发展方向之一就是三维传热，同时，新型强化管应结合热水锅炉中水温较高及水的粘度较低的特点来确定管型及表面形状。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对用于现有热水锅炉烟气管的上述传热管的不足，提供一种三维双弧面管，在强化传热中既有扩展传热面积的作用，又有增大对流传热膜系数作用，以减小现有热水锅炉对环境的污染、提高热效率和能源利用率。
本实用新型的三维双弧面管是其基管表面沿轴向呈周期性间隔的连续槽面和不连续弧形面，在基管内表面沿轴向相应位置呈连续的肋和不连续的弧形面；连续的槽面或肋面与不连续的弧形面是相邻的，在基管径向呈周期性变化的圆形和梅花形。
不连续的弧形面是三维的。
不连续的弧形面沿轴向周期性交叉变化。即管径向的梅花形也周期性交叉变化。
本实用新型的强化传热方法为①三维双弧面管采用非连续弧面、弧面交叉形成波峰与波谷的设计，使管内流动分为径向、轴向及弧形流速型式，流体沿流动方向在波峰处速度降低、静压增大，波谷处速度增加、静压减小，流速和压力周期性变化，使冷热流体流动时会产生强烈扰动，流动状态达到充分湍流，极大的破坏了边界层的形成，弧形速度的存在及弧面的非连续变化使流体扰动程度增加，弧面的三维特性不仅可增加传热面积，还可增加流的边界层切割和扰动，使得三维双弧面管传热系数明显高于光管；②流速和压力周期性变化，使污垢难以沉积，因此三维双弧面管具有优良的抗垢性能。
本实用新型与现有热水锅炉烟气管相比有如下优点①烟气管内的烟气由燃油及天然气燃烧产生，燃烧洁净、对空气污染小，有利于环境保护，符合国家提倡推广应用天然气作燃料的政策；②在烟气管中用三维双弧面传热管取代现有的光滑及二维传热管，能够使管内烟气和管外水在流经管表面时产生扰流，破坏其边界层，在强化传热中既有扩展传热面积的作用，又有增大对流传热膜系数的作用，根据测算，由于上述因素的作用，可增加总传热系数的20％以上；③由于传热系数的提高，在其它传热工艺条件不变的情况下，可大幅减少烟气管的面积与材耗，从而降低了热水锅炉的成本，缩小热水锅炉的外型安装尺寸，或在烟气管面积不变的情况下大幅提高其传热负荷；④相对于现有烟气传热管，三维双弧面管的阻力系数并没有明显变化，但管数量减少，使阻力损失也相应减少，从而减少热水锅炉的动力消耗。
图1为本实用新型三维双弧面管结构示意图。
具体的实施方式下面对本实用新型的具体实施方式
作进一步地说明如图1所示，三维双弧面管的基管1表面的不连续弧形面由带周期性周向非连续三维弧状凸面2和带周期性周向非连续三维弧状凹面3构成，基管壁沿轴向设有若干条圆弧形槽4，使管壁截面呈内梅花形。
图1所示三维双弧面管是在光管的基础上，用不同模具的冷模滚轧的机加工方法加工而成，具体就是基管壁沿轴向加工成周期性变化圆周槽，每两槽之间为一个节距，槽宽为短节距，槽间部分为长节距，长节距为周期性凸起及下凹的三维弧形面，沿轴向相邻的弧形面周期性旋转一定角度，使管壁截面呈交叉变化的梅花形，在管内及管外都形成周期性交叉变化三维弧面；三维双弧面传热管根据操作压力、温度及工作介质可选用符合国家标准的无缝或有缝管机加工而成，材质可按国家标准选用钢、铜、铝等多种金属材料，这样便能较好地实施本实用新型。实用新型发明人经过多年来地研究、设计、试验，特推荐设计三维双弧面管的总节距为26mm，其中短节距为6mm，长节距为20mm，长节距凸面及凹面数量都为4个，沿轴向相邻弧面的旋转角度为45°，相对凸弧面的槽深为3.0mm，相对凹弧面的槽深为1.0mm，以实现本实用新型高效低阻、保护环境的传热目的。
权利要求1.一种三维双弧面管，其特征在于其基管表面沿轴向呈周期性间隔的连续槽面和不连续弧形面，在基管内表面沿轴向相应位置呈连续的肋和不连续的弧形面。
2.根据权利要求1所述的一种三维双弧面管，其特征在于连续的槽面或肋面与不连续的弧形面是相邻的，在基管径向呈周期性变化的圆形和梅花形。
3.根据权利要求1或者2所述的一种三维双弧面管，其特征在于不连续的弧形面是三维的。
4.根据权利要求3所述的一种三维双弧面管，其特征在于不连续的弧形面沿基管轴向呈周期性交叉变化。
专利摘要本实用新型涉及一种热水锅炉用三维双弧面管，其基管表面沿轴向呈周期性间隔的连续槽面和不连续弧形面，在基管内表面沿轴向相应位置呈连续的肋和不连续的弧形面。本实用新型属双面强化管型，可同时强化管内及管外流体的换热，在强化传热中既有扩展传热面积的作用，又有增大传热膜系数的作用，可提高传热管的总传热系数约20～40％。
文档编号F28F13/00GK2777475SQ20042009534
公开日2006年5月3日 申请日期2004年11月19日 优先权日2004年11月19日
发明者朱冬生, 蒋翔, 温度 申请人:华南理工大学