一种大变形丁胞传热管的制作方法

本发明涉及一种广泛应用于能源、动力、化工、冶金、机械、航天航空等领域中的换热器，具体涉及一种大变形丁胞传热管。

背景技术：

传热是一种非常普遍的自然现象，是动力、核能、电子、交通、制冷、化工、石油、航空航天等工业中的常见过程。由于地球上能源有限，能源危机日益严重，环境问题愈加严峻，提高换热设备效率，降低能源消耗成为工业生产的主旋律。目前，提高换热设备效率主要采用强化传热技术。强化传热技术可分为两类，即有源强化传热和无源强化传热，所谓有源强化指换热设备需通过外部能量输入达到强化传热的目的，比如振动强化、静电场强化、机械强化等；无源强化指无需外部输入能量，仅通过改变传热管表面结构或使用强化元件来提高换热性能，比如旋流片、纽带、绕花丝、人工粗糙管、异型管、扩展表面管等。由于无源强化技术无需消耗额外能量，且技术成熟、操作简单，因此无源强化技术在强化传热技术领域占据重要地位。

传热管是组成管壳式换热器的核心元件，也是最基本的元件。传统的光管是通过异型管提高传热技术的有：波纹管、缩放管、螺旋槽管、横纹槽管等。其强化传热的机理主要是通过破坏或减薄边界层，诱导流程发生变化使流体产生涡流，进而加速冷热流体混合，从而提高传热性能，但是其传热效率低、抗污垢性能差。而丁胞传热管作为一种新型高效强化传热管，相比于普通光管，凹坑或丁胞传热管具有如下特点：(1)当流体流经凹坑表面时，由于边界层的分离作用，湍动能增加，流体在凹坑后形成涡流，涡流一旦形成就向管中心移动并逐渐扩大，形成旋涡，旋涡增大了边界层内流体的混合和扰动作用，使传热系数大大提高；(2)凹坑传热管由于凹坑的缩放节流作用，使凹坑传热管抗污垢性能优于普通光管；(3)凹坑传热管由于凹坑的作用，使凹坑传热管的抗热应力能较普通光管强；(4)凹坑传热管增加了传热面积，使凹坑管传热性能提高；(5)由于凹坑管凹坑的布置形式，相对于其他类型的强化传热管可减小流体压力损失，进而可选用小功率泵。

国内近年来也对丁胞或凹坑传热管进行了研发，专利号cn200910022779.6公布了一种丁胞型强化换热管，专利号cn201610611227.9公布了一种工业高效管，专利号cn201720109234.9公布了一种椭球凹坑传热管，专利号cn201720109235.3公布了一种球形凹坑传热管。值得注意的是，以上专利的凹坑面积较小，扰流效果较弱，不能有效的增加流体的湍动能使边界层减薄或分离，从而很难达到提高传热效率，增强抗污垢性能的目的。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：为解决普通光管和现有丁胞传热管传热效率低、抗污垢性能差的问题，特提供了一种大变形丁胞传热管。

本实发明采用的技术方案是这样的：

一种大变形丁胞传热管，包括圆形光管1和丁胞组2，其特征在于：所述圆形光管1中段经外部的球形冲头挤压后，成型形成有丁胞组2，所述丁胞组2由凹坑3和凸起4构成；

丁胞组2的凹坑3由圆形光管1的外表面向圆形光管1的内表面形成内凸出，内凸出的凹坑3呈椭球体状；丁胞组2的凸起4由圆形光管1的内表面向圆形的光管外表面形成外凸出，外凸出的凸起4呈截面为半圆形的螺旋状。

一种大变形丁胞传热管，其特征是：所述丁胞组2的凹坑3沿轴向呈直线均匀分布，丁胞组2的凸起4沿轴向呈螺旋状均布分布；丁胞组2的轴向凹坑3与轴向凹坑3之间由丁胞组2的凸起4连接，丁胞组2的周向凹坑3与周向凹坑3之间由丁胞组2的凸起4连接。

一种大变形丁胞传热管，其特征为：丁胞组2沿周向的凹坑3和凸起4交错分布，交错的角度为0°~120°；丁胞组2的每个截面沿周向凹坑3的个数为2~10个；丁胞组2与丁胞组2的轴向间距为5mm~80mm；丁胞组2凹坑3的深度为3~12mm。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实发明的有益效果是：（1）本发明的换热面积较现有的光管和凹坑传热管显著增大，可以有效提高换热效率；（2）本发明的凹坑沿轴向均匀分布，凹坑可以堵塞并减小流道的面积，使流体缩放，致使速度周期性的增加和减小，从而使流体对管壁的冲刷效果明显，管内壁难以结垢，避免了随着使用时间增加导致结垢降低传热效率的情况；（3）本发明的凸起呈螺旋分布，可诱导流体呈螺旋状流动，并增加流体的扰流，进而提高湍动能能，提供传热管换热效率和抗污垢能力。（4）本发明的传热效率大幅度提高，从而可以减少金属消耗，节约占地空间，进而降低换热器的生产运行成本。

附图说明

图1是本发明大变形丁胞传热管的三维示意图。

图2是大变形丁胞传热管的挤压成型装置。

图3是a处的丁胞组三维示意图。

图4是丁胞组左视图。

图5是丁胞组俯视图。

图6是丁胞组主视图。

图7是丁胞组三维流线扰流示意图。

图中，1-圆形光管，2-丁胞组，3-凹坑，4-凸起。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

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。

如图1所示，一种大变形丁胞换热管，包括圆形光管1和丁胞组2，所述丁胞组2由凹坑3和凸起4构成。

图1和图2所示，挤压装置的冲头和圆形光管1接触后发生挤压，从而使金属发生塑性变形。在冲头与圆形光管1接触的位置，金属由圆形光管1的外表面向圆形光管1的内表面发生塑性流动，并形成内凸出，内凸出的凹坑3呈椭球体状。在凹坑3和凹坑3之间，金属由圆形光管1的内表面向圆形光管1的外表面发生塑性流动，并形成外凸出，外凸出的凸起4呈截面为半圆形的螺旋状。圆形光管1的塑性流动可使传热管面积增加，从而提高传热管的传热效率。

如图3所示，丁胞组2的轴向凹坑3与轴向凹坑3之间由凸起4连接，丁胞组2的周向凹坑3与周向凹坑3之间由凸起4连接。

如图1~图6所示，所述丁胞组2的凹坑3沿轴向呈直线均匀分布。由于凹坑3沿轴向周期性的分布，可周期性的堵塞管内流道并减小流动面积，使流体周期性的扩展和缩放，从而使流体在管内周期性的加速与减速，并增加了流体的扰流作用，进而使流体的湍动能提高，边界层减薄，因此可极大地提高传热管的传热效率。此外，由于流道的缩放增强了对管壁的冲刷效果，使内壁难以结垢，从而避免了随着使用时间增加导致结垢降低传热效率的情况。

如图1~图6所示，所述丁胞组2的凸起4沿轴向呈螺旋状均布分布，可诱导流体呈螺旋状流体，从而进一步提供传热管的传热效率和抗污垢能力。

如图7所示，现有的光管和丁胞传热管的凹坑3体积较小，不能起到有效的扰流作用，因此现有的光管和丁胞传热管传热效果和抗污垢效果较差。而大变形丁胞传热管的凹坑3和凸起4所占据的流道体积较大，因而能对流体起到有效的扩张和缩放作用，使流体的流动发生了改变，进而增加了流体的扰流（流体的扰动如图7所示），使传热效率和抗污垢性能提高。

此外，大变形丁胞传热管不仅能对管程的流体进行有效的扰动，而且大变形丁胞管还能对壳程的流体进行有效扰动，因而大变形丁胞传热管具有双向强化作用，可进一步提高传热效率和抗污垢能力。

以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实发明的保护范围之内。