一种换热内管与径向热管的制作方法

文档序号:15819384发布日期:2018-11-02 22:57阅读:217来源:国知局

本实用新型涉及换热技术领域,具体而言,涉及一种换热内管与径向热管。



背景技术:

径向热管是一种高效热能转换的传热元件,在化工与能源方面已开始广泛应用。目前开发出热管锅炉、热管式空气预热器等产品,并且径向热管在钢厂烟气热源余热回收中表现出巨大的优势,其不仅换热效率提高,而且一定程度上解决了因低温腐蚀、磨损及系统可靠性差等导致的烟气余热难以回收的难题。

径向热管由内管和外管两个部分组成,内管走冷介质,中间夹腔处于真空并充斥一定量的工质。径向热管工作时,热量由外管外壁吸收并传递给管内工质,工质吸热后温度升高,温度达到饱和温度时,部分液态工质即发生相变;由于内管冷却介质温度较低,其外壁温度也较低,工质相变产生的蒸汽在接触到内管外壁时热量经由管壁传递给管内冷却介质,而蒸汽也再次发生相变冷凝成液态工质流回到夹腔液池中。

但是,目前径向热管的内管一般采用光管,表面换热系数较低,使得换热效率较低。

有鉴于此,如何解决上述问题,是本领域技术人员关注的重点。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种换热内管,以解决现有技术中热管换热效率较低的问题。

本实用新型的另一目的在于提供一种径向热管,以解决现有技术中热管换热效率较低的问题。

本实用新型是这样实现的:

一方面,本实用新型实施例提供一种换热内管,所述换热内管包括管体与换热部,所述换热部与所述管体连接,所述换热部包括多个第一换热翅与第二换热翅,每个所述第二换热翅均安装于一个所述第一换热翅。

进一步地,每相邻两个第二换热翅之间形成预设定长度的间隙。

进一步地,每相邻两个所述第一换热翅之间的换热部为槽形。

进一步地,每个所述第二换热翅均设置有凸起。

进一步地,每个所述第一换热翅与所述第二换热翅一体成型。

进一步地,所述第一换热翅的形状为锥形。

进一步地,所述换热部包括铜质换热部,所述管体包括耐腐蚀管体。

进一步地,所述管体与所述换热部一体成型。

第二方面,本实用新型实施例还提供了一种径向热管,所述径向热管包括换热外管、工质以及换热内管,所述换热内管包括管体与换热部,所述换热部与所述管体连接,所述换热部包括多个第一换热翅与第二换热翅,每个所述第二换热翅均安装于一个所述第一换热翅,所述换热外管套设于所述换热内管外,且所述换热内管与所述换热外管之间形成一密封空间,所述工质置于所述密封空间内。

进一步地,所述工质包括氟利昂。

相对现有技术,本实用新型具有以下有益效果:

本实用新型提供了一种换热内管与径向热管,该换热内管包括管体与换热部,换热部与管体连接,换热部包括多个第一换热翅与第二换热翅,每个第二换热翅均安装于一个第一换热翅。由于本实用新型提供的换热内管包括第一换热翅与第二换热翅,所以能够增大换热面积。由于换热面积与换热速率成正比,所以能够提升换热效率。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。

附图说明

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围,而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

图1示出了本实用新型第一实施例所提供的换热内管的剖面示意图。

图2示出了本实用新型第一实施例所提供的第一换热翅的结构示意图。

图3示出了本实用新型第二实施例所提供的换热内管的结构示意图。

图4示出了本实用新型第二实施例所提供的换热内管的横截面的截面图。

图标:100-换热内管;110-换热部;111-第一换热翅;112-第二换热翅;120-管体;200-径向热管;210-换热外管;220-工质。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围,而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

下面结合附图,对本实用新型的一些实施方式做详细说明。在不冲突的情况下,下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

请参阅图1,本实用新型实施例提供了一种换热内管100,该换热内管100包括管体120与换热部110,换热部110与管体120连接。

具体地,在本实施例中,介质可以流过管体120,同时,换热部110能够吸收热量,从而传递至管体120内,从而达到将热量传递至介质中的目的。

在本实施例中,换热部110包括多个第一换热翅111与第二换热翅112,每个第二换热翅112均安装于一个第一换热翅111。并且,在本实施例中,由于第二换热翅112本身体积较小,所以若先将第二换热翅112加工好后在安装于第一换热翅111中,则对制作工艺要求较高。有鉴于此,在本实施例中,第一换热翅111与爹换热翅一体成型,即通过对第一换热翅111进行加工,在第一换热翅111上加工出至少一个第二散热翅,从而增大了换热面积,提高了换热速率。

本实施例中,换热内管100能够应用于径向热管,在径向热管利用工质进行换热,工质是一种实现热能和机械能相互转化的媒介物质,依靠它在热机中的状态变化(如膨胀)获得功,从而通过工质才能传递热。在现有的径向热管中,当工质吸热后,能够发生相变,即由液态形式转变为气态形式,气态的工质接触到换热内管100的外壁时热量经由管壁传递给管内冷却介质,从而实现了热传递的过程。

由于在实际应用中,当工质将热量传递至换热内管100后,工质能够凝结为液态形成凝结膜并实现回流,所以新的气态形式的工质实质并非与换热内管100直接接触,而是与工质凝结后凝结膜接触,从而持续进行热交换。所以在本实施例中,影响换热效率的因素除了换热面积,还有工质的凝结膜的厚度,若凝结膜厚度较厚,即进行热交换的速率则较低;而凝结膜的厚度较薄,则进行热交换的换热速率则越高。

所以在本实施例中,为了实现使工质凝结成的液体快速流走,从而使凝结膜更薄,热阻更小,从而增大换热效率,所以在本实施例中,每相邻两个第二换热翅112之间形成预设定长度的间隙,使得能够根据用户的实际需求的不同,加工出每相邻两个第二换热翅112之间的不同间隙。同时,由于每相邻两个第二换热翅112之间的间隙对液态的工质有“切割”的作用,所以使得液态的工质能够快速流动。

进一步地,为了加快液态工质排走的速率,在本实施例中,相邻两个第一换热翅111之间的换热部110为槽形,使得冷凝后的液态工质,经槽型结构快速排走,从而使凝结膜更薄,减小了热阻,大幅提高了换热内管100的综合换热系数。

同时,还需要说明的是,在本实施例中,由于在气态工质冷凝的过程中,工质会进行从气态到液态之间的转变,在该过程中,工质易生成气泡,导致凝结膜较厚,并且,气泡不易流动,使得该换热内管100整体的换热系数降低。有鉴于此,在本实施例中,第一换热翅111设置为锥形,一方面,锥形的换热翅具备尖端,当工质生成的气泡接触到第一换热翅111的尖端时,第一换热翅111的尖端能够扎破气泡,从而使工质快速排走。另一方面,由于第一换热翅111呈锥形,所以液态工质能够沿着第一换热翅111的外壁朝向槽形结构流动,从而进一步地使液态工质快速流走。当然地,在其它的一些实施例中,第一换热翅111也可为其它形状,本实施例对此并不做任何限定。

并且,由于在实际使用中,工质形成的气泡较小,所以可能出现工质形成的气泡没有被第一换热翅111扎破的情况,所以在本实施例中,每个第二换热翅112均设置有凸起,当第一换热翅111没有将气泡扎破时,气泡会流至第二换热翅112处,从而利用第二换热翅112的凸起将气泡扎破,减小换热热阻。

综上,在本实施例中,内管增加换热效率的原理为:

工质吸热后温度升高,温度达到饱和温度时,部分液态工质即发生相变,由于内管冷却介质温度较低,其外壁温度也较低,工质相变产生的蒸汽在接触到内管外壁时热量经由管壁传递给管内冷却介质,而气态工质也再次发生相变冷凝成液态工质流回到液池中。通过增加第一换热翅111与第二换热翅112,使本实施例提供的换热内管100的实际外表面积约为同等长度光管的4倍,较大的换热接触面积极大的强化了气体的对流换热,使得换热效率更快。同时,第一换热翅111设置为锥形,第二换热翅112设置有凸起,通过第一换热翅111的尖端与第二换热翅112的凸起,能够刺破工质在冷凝过程中形成的气泡进行冷凝换热,从而使热阻更小。同时,凝结产生的液态工质能够沿着槽形结构快速排走,实现回流,所以能够使凝结膜更薄,大幅度提高内管的综合换热系数。

并且,还需要说明的是,作为本实施例的第一种实现方式,本实施例提供的换热部110与热管使用同种材质,换热部110与热管一体成型。即在加工时,直接对外表面进行加工,使得加工更加方便。作为本实施例的第二种实现方式,本实施提供的换热部110与热管使用不同的材质。由于在实际的使用中,换热内管100流过的介质可能为腐蚀性的介质,所以需换热内管100的管体120具有一定的耐腐蚀性,而换热部110需具有较强的导热性,所以制作换热部110包括高导热性换热部110,管体120包括耐腐蚀管体120。并且,需要说明的是,在加工时,为了便于加工,本实施例选用铜制材料制作而成的换热部110,由于铜制材料具有一定的柔性,所以在加工时更加方便,且铜制材料的导热性较好,换热效率较快。

并且,该换热内管100的主要参数翅间距、第一换热翅111的高度需根据材质加工特性和凝结介质物性确定。本实用新型提供的内管可根据材质选择不同的加工方式,对于塑性较好的材质可直接在外表面进行一次挤压成型;对于硬度较大、成齿能力较差的材质,可进行复合加工。

第二实施例

请参阅图4,本实用新型实施例提供了一种径向热管200,该径向热管200包括换热外管210、工质220以及如第一实施例所述的换热内管100,换热外管210套设于换热内管100外,且换热内管100与换热外管210之间形成一密封空间,工质220置于密封空间内。

具体地,在本实施例中,径向热管200的工作原理为:

热量由换热外管210外壁吸收并传递给管内工质220,工质220吸热后温度升高,温度达到饱和温度时,部分液态工质220即发生相变;由于内管冷却介质温度较低,其外壁温度也较低,工质220相变产生的蒸汽在接触到换热内管100外壁时热量经由管壁传递给管内冷却介质,而蒸汽也再次发生相变冷凝成液态工质220流回到密封空间的液池中。

在本实施例中,工质220采用氟利昂,氟利昂在常温下都是无色气体或易挥发液体,无味或略有气味,无毒或低毒,化学性质稳定。氟利昂的沸点较低,所以常用于热传递过程中的换热介质。当然地,在其它的一些实施例中,工质220也可采用其它材料,本实施例对此并不要任何限定。

综上所述,本实用新型提供了一种换热内管与径向热管,该换热内管包括管体与换热部,换热部与管体连接,换热部包括多个第一换热翅与第二换热翅,每个第二换热翅均安装于一个第一换热翅。由于本实用新型提供的换热内管包括第一换热翅与第二换热翅,所以能够增大换热面积。由于换热面积与换热速率成正比,所以能够提升换热效率。

在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

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