一种除垢增强换热的椭圆换热管的制作方法

本实用新型属于流体机械换热技术领域，涉及一种除垢增强换热的椭圆换热管。

背景技术：

目前，为提高换热管自身的换热效率的途径主要有两方面：一是通过改变换热主体构件的几何形态、材料种类等方式达到增强换热的效果；二是通过在主体构件的内表面或外表面或内外表面上利用多种手段使其表面凹凸不平，如刻划凹螺纹或附着金属构造等措施来增强扰动，破坏流动边界层以增强换热，此外还可改变流体的流动状况达到增强换热的效果，但是这些方法存在一些弊端，部分方式将使流动阻力增大，动力消耗增加；部分方式中附着物与换热壁面固定接触，起到肋片作用的同时也造成流动阻力的增加，连接部位的流动死区也给结垢制造了温床；部分方式依赖外部设备协同工作，独立性较差，长期使用而造成的结垢和堵塞等问题解决困难或解决成本高。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种除垢增强换热的椭圆换热管，提高了现有换热管换热效率，减少了换热流体在流动中的阻力损失，解决了换热管结垢且不易清洁的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种除垢增强换热的椭圆换热管，包括椭圆金属换热管管体，金属螺旋线通过点焊接的方式安装在金属换热管管体内部。

本实用新型的特征还在于，

金属换热管管体截面为椭圆，其内径的长短轴比A / B =1.5~3.2，相同条件下椭圆管的换热效率高于其当量直径De下的圆管。

金属螺旋线与金属换热管管体之间有间隙，间隙大小为金属螺旋线直径。

金属螺旋线与金属换热管管体的焊接点在金属螺旋线的两端，或当金属换热管管体长度大于换热管当量内径的10倍以上时在其中间部位加设焊接点，或当金属换热管管体存在弯曲时在其弯曲部位加设焊接点。

金属螺旋线直径为换热管当量内径的0.02~0.1倍，采用高锰钢、铬钢、白铜等具备一定强度和刚度的金属材料制成。

金属螺旋线的螺距为固定值，具体值根据实际金属换热管管体的管径、管材及流动状态进行确定，螺距不大于一个完整周期上金属螺旋线的总变形量，螺距不小于一个完整周期上金属螺旋线的总变形量的0.5倍。

金属换热管管体内流体的基本特征为（常温常压下）当换热流体的动力黏度小于等于水的动力黏度时，管内流体流动的静压为0.3MPa～0.5MPa，流速为3m/s～5 m/s；当换热流体的动力黏度大于水的动力黏度时，管内流体流动的静压为0.1MPa～0.4MPa，流速为0.5m/s～3 m/s。

本实用新型的有益效果是，金属换热管为椭圆形，可以增强换热；金属螺旋线通过点焊接的方式安装在金属换热管管体内部，换热流体经过金属螺旋线接触后增加流体自身的湍流度，破坏流体在管壁上的传热边界层，从而强化传热；在工作流体的作用下，金属螺旋线随流量的不稳定连续变化而冲刷换热管内表面，可起到延缓或避免换热管内结垢、堵塞的作用，避免了固定式附着物与管体连接部位的流动死区与结垢；无需添加外部设备或动力，即能达到增强换热的目的；工作独立性强，结构简单，安装方便，成本低廉。

附图说明

图1是本实用新型换热管的结构示意图；

图2是本实用新型换热管截剖面示意图。

图中，1. 椭圆金属换热管管体，2. 椭圆金属螺旋线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型是一种除垢增强换热的椭圆换热管的结构，如图1所示，包括椭圆金属换热管管体1，金属螺旋线2焊接在金属换热管管体1内部。

其中，金属换热管管体截面为椭圆，如图2所示，其内径长短轴比的范围为A / B =1.5~3.2，相同条件下椭圆管的换热效率高于其当量直径下的圆管 (满管流椭圆换热管当量直径，式中A为椭圆换热管内径截面面积；L为椭圆换热管内径截面周长）。

金属螺旋线与金属换热管管体之间有间隙，间隙大小为金属螺旋线直径，金属螺旋线2与金属换热管管体1的焊接点只在金属螺旋线的两端，或当金属换热管管体长度大于换热管当量内径的10倍以上时在其中间部位加设焊接点，或当金属换热管管体存在弯曲时在其弯曲部位加设焊接点；金属换热管管体内流体的基本特征为（常温常压下）当换热流体的动力黏度小于等于水的动力黏度时，管内流体流动的静压为0.3MPa～0.5MPa，流速为3m/s～5 m/s；当换热流体的动力黏度大于水的动力黏度时，管内流体流动的静压为0.1MPa～0.4MPa，流速为0.5m/s～3 m/s。

本实用新型根据局部表面传热系数规律并结合具体金属换热管的管材、管径及管壁厚度等几何参数设定金属螺旋线的直径和螺距，金属螺旋线的螺距为固定值，螺距不大于一个完整周期上金属螺旋线的总变形量，螺距不小于一个完整周期上金属螺旋线的总变形量的0.5倍，即管径确定时，局部表面传热系数在入口段内随距离的增加而减小，进入充分发展断后将会低于平均表面传热系数，据此最大程度的破坏流动边界层及热边界层，使每一个螺距间都能得到更优的局部表面传热系数，通过扰动热流体的热边界层强化换热。

此外流体在管内形成不稳定流动，其必然会存在流体动压变化，引起流体流动时金属螺旋线与壁面相接触甚至相互摩擦，阻碍换热管内表面的污垢形成，依靠工作流体自身动压对壁面的冲刷来降低换热管内表面的污垢热阻，使流体中所含有可能的结垢组分能通过螺旋绕丝与换热管内壁面的摩擦使已经凝结的污垢脱离壁面随流体的流动而分离到系统之外，而难以凝结成污垢。