一种促进管内外热量传递的换热管结构的制作方法
【专利摘要】一种换热管结构，其中，换热管的管壁上开设若干个贯孔，每个贯孔内安装有同时接触管壁内流体和外流体的短节，短节沿管壁按单方向螺旋线排列。本发明可增加换热管的传热面积，加大管内壁外壁边界层流体湍动程度，提高管内外热量传递效率。适合现有设备的改造，添加数目随需确定，实施简单快捷，效果明显。
【专利说明】一种促进管内外热量传递的换热管结构
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种应用于传热领域的热交换器换热管结构，更具体地是一种管壁上 开孔加入同时接触管内管外流体短节的换热器用换热管。
【背景技术】
[0002] 换热器是一种实现热量传递的能源利用设备，广泛应用于石油、化工、电力、轻工、 食品等行业。换热设备中使用最多的仍是换热管，提高换热管能效与提高各行业经济效益 有明显关联，对其进行改进研究有较高实际应用价值和意义。
[0003] 增加传热面积与提高对流换热系数为强化传热的主要研究方向，本发明即同时利 用增加传热面积和提高对流换热系数的强化传热优化思路。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种换热器用换热管结构，该结构简单、实施方便、传热增 强效果明显。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供的换热管结构，是换热管的管壁上开有若干个贯孔， 每个贯孔内安装有同时接触管壁内流体和外流体的短节。
[0006] 所述的换热管结构，其中，管壁上的贯孔之间的列间距为两倍以上的孔直径，行间 距为两倍的孔直径，上行贯孔的中心与下行贯孔的中心投影单向错开孔半径的距离，按沿 单方向螺旋线排列。
[0007] 所述的换热管结构，其中，管壁上设有若干组贯孔簇，每组贯孔簇由若干个贯孔组 成，每组贯孔簇中的贯孔按中心投影单向错开孔半径的距离排列，按沿单方向螺旋线排列， 若干组贯孔簇之间的间距为两倍以上的孔直径，按沿单方向螺旋线排列。
[0008] 所述的换热管结构，其中，管壁上的贯孔和短节的截面形状为圆形、椭圆形或菱 形。
[0009] 所述的换热管结构，其中，短节插入贯孔后伸出管壁外以及在管壁内的长度相等 或不相等。
[0010] 所述的换热管结构，其中，短节的两端作导圆角处理。
[0011] 所述的换热管结构，其中，换热管为无缝管或薄板焊接卷制管。
[0012] 所述的换热管结构，其中，换热管为圆形、椭圆形或菱形。
[0013] 本发明提供的换热管结构，是在管壁开孔后以短节填充后焊接牢固严密，短节延 伸至管内和管外流体中，延伸部分直接破坏原有管内外两壁面的边界层，引起局部流体扰 动加剧，在优化排布方式下形成边界层旋流，从而在增大传热面积的同时加大了传热面的 对流传热系数。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是本发明的换热管结构局部示意图。
[0015] 图2是本发明的短节排布结构图之一。
[0016] 图3是本发明的短节排布结构图之二。
[0017] 图4是本发明的短节排布结构图之三。
[0018] 附图中主要组件符号说明：
[0019] 1换热管的管壁，2短节，3焊缝。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明：
[0021] 请参阅图1。本发明是在公知的换热管的管壁1上开设有若干个贯孔，将短节2 穿过贯孔并通过焊接固定在换热管壁的管壁1，焊接的焊缝3在管壁1的外侧上，短节2和 换热管壁1之间牢固紧密，不存在未焊接完全而发生渗漏的情况。焊接前短节2应进行导 圆角的处理，进一步减小安装完成后在管道内外流体流经时产生的流阻。本发明的换热管 可以是圆形、椭圆形或菱形的任意形状。本发明的贯孔和短节的截面形状为圆形、椭圆形 或菱形的任意形状。本发明的短节2沿单方向螺旋线排列，与旋向无关，请参阅图3。流体 流经时被迫产生一个单方向的旋转，即对应一个相切于管径方向偏离管轴线方向的速度分 量，该速度分量使边界层的更替速度加剧，强化传热同时加剧，短节插入贯孔后伸出管壁外 以及在管壁内的长度相等。管壁上的贯孔之间的列间距为两倍以上的孔直径，行间距为两 倍的孔直径，上行贯孔的中心与下行贯孔的中心投影单向错开孔半径的距离。
[0022] 图2为本发明的一个具体实施例，换热管为DN40圆管，管壁1的壁厚为3mm，短节 2的直径为10mm，长9mm，伸进管壁1内约3mm，伸出管壁1约3mm。圆周成4列4行排布，贯 孔之间的行间距Η为20mm，贯孔之间的列间距L为100mm，上行贯孔与下行贯孔的中心投影 单向错开孔半径的距离r。
[0023] 图3是本发明的又一具体实施例，管壁1上设有若干组短节簇2A，每组短节簇由若 干个短节2组成，每组短节簇中的短节按中心投影单向错开孔半径的距离排列，按沿单方 向螺旋线排列，若干组短节簇之间的间距为两倍以上的孔直径，按沿单方向螺旋线排列。
[0024] 图4为本发明的又一具体实施例，插入贯孔后的短节延伸至管中心线附近，伸出 管壁外的短节的长度小于管壁内的长度，这种结构适合用于管内热流密度大的场合。
[0025] 以上是本发明的实施例，仅用于说明本发明的技术特征，不脱离本发明精神和范 围的修改或局部替换，应涵盖在本发明的保护范围当中。
【权利要求】
1. 一种换热管结构，其中，换热管的管壁上开设若干个贯孔，每个贯孔内安装有同时接 触管壁内流体和外流体的短节，短节沿管壁按单方向螺旋线排列。
2. 根据权利要求1所述的换热管结构，其中，管壁上的贯孔之间的列间距为两倍以上 的孔直径，行间距为两倍的孔直径，上行贯孔的中心与下行贯孔的中心投影单向错开孔半 径的距离，按沿单方向螺旋线排列。
3. 根据权利要求1或2所述的换热管结构，其中，管壁上设有若干组贯孔簇，每组贯孔 簇由若干个贯孔组成，每组贯孔簇中的贯孔按中心投影单向错开孔半径的距离排列，按沿 单方向螺旋线排列，若干组贯孔簇之间的间距为两倍以上的孔直径，按沿单方向螺旋线排 列。
4. 根据权利要求3所述的换热管结构，其中，管壁上的贯孔和短节的截面形状为圆形、 椭圆形或菱形。
5. 根据权利要求1所述的换热管结构，其中，短节插入贯孔后伸出管壁外以及在管壁 内的长度相等或不相等。
6. 根据权利要求1所述的换热管结构，其中，短节的两端作导圆角处理。
7. 根据权利要求1所述的换热管结构，其中，换热管为无缝管或薄板卷制焊接管。
8. 根据权利要求1或7所述的换热管结构，其中，换热管为圆形、椭圆形或菱形。
【文档编号】F28F1/36GK104089520SQ201410302695
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】师保锋 申请人:北京首航艾启威节能技术股份有限公司