一种扁平扭曲缠绕换热管的制作方法

本实用新型涉及强化换热技术领域，具体涉及一种新型扁平扭曲缠绕换热管。

背景技术：

换热器在国民经济的各行各业有着广泛的应用，是能源、石油、化工、冶金、动力、轻工业、食品乃至航空航天行业中最常见的设备之一，它是开发二次能源，实现热回收节约能源耗散的重要设备；目前，管壳式换热器由于其流量大、压降损失小以及操作压力高而被广泛应用；工程应用中的管壳式换热器的换热管都使用光管，工作流体在光管内的湍流效果差，造成换热效果不明显，换热效率不高的缺点；管壳式换热器一般运行周期较长，流体内杂质等污垢沉积，容易堵塞，影响设备的效率，尤其是大型的管壳式换热器的换热管道结垢，会形成堵塞，这不但影响换热效果，而且影响整个工艺流程的运行；螺旋绕管式换热器具有单位容积的传热面积大，占地面积小，传热系数高，传热温差小，传热效率高，耐高压，热膨胀自行补偿，不易结垢，易实现大型化等特点，也具有实现多种介质同时传热的功能。螺旋绕管式换热器主要应用于空气分离、液化天然气等行业。近年来，随着石油化工、煤化工、液化天然气装置的大型化发展，螺旋绕管式换热器以其传热效率高、结构紧凑等优点得到了大量的使用。如，大型炼油装置的加氢反应器、px装置的重整反应器后部的高压物料换热器、煤制甲醇装置中甲醇洗换热器、煤制乙二醇装置中反应器后换热器，均采用螺旋绕管式换热器以代替传统折流板式换热器、螺纹锁紧环式换热器、以及板壳式换热器，实现了耐高压、零泄漏的操作运行。螺旋绕管式换热器在石油化工、煤化工等行业有着广泛的市场前景。普通螺旋缠绕管中，由于向心力的作用，缠绕管内产生了向缠绕管内侧运动的二次流，随着流动形态逐渐稳定，形成缠绕管内侧流体工质的温度低，缠绕管外侧流体工质的温度高的温度分布。

技术实现要素：

针对以上所述问题，本实用新型提供了一种新型扁平扭曲缠绕换热管，管内工作介质在管内流动换热时湍流程度高、换热系数高、不易结垢。

本实用新型的技术方案是，一种扁平扭曲缠绕换热管，包括换热管管体，所述管体具有中空的内腔，管体外壁具有呈一定螺旋角的螺纹；所述管体包括依次连接的进口段，进口过渡段，螺旋缠绕段，出口过渡段和出口段；所述进口段和出口段呈直段布置，所述螺旋缠绕段部分，管体螺旋缠绕成圆形或者接近圆形的截面。

该扁平扭曲缠绕换热管是将扁平直管进行扭曲后沿着缠绕轴线进行螺旋缠绕加工而成。

其中，优选的是，所述进口段的螺纹，螺旋角相同。

或者，优选的是，所述出口段的螺纹，螺旋角相同。

其中，优选的是，所述管体外壁螺纹方向与所述螺旋缠绕段部分中的管体缠绕旋转方向相反。

即，若管体外壁螺纹螺旋缠绕方向为顺时针，则螺旋缠绕段部分中，管体截面扭曲旋转方向为逆时针；若管体外壁螺纹螺旋缠绕方向为逆时针，则螺旋缠绕段部分中，管体截面扭曲旋转方向为顺时针。

其中优选的是，所述管体外壁的螺距相等。

其中优选的是，所述扁平扭曲缠绕换热管的管体截面形状为圆头矩形。缠绕换热管的管体截面是扁平的形状，呈类似跑道形状的圆头矩形。

该新型扁平扭曲缠绕换热管绕着缠绕轴线进行螺旋缠绕变形。

有益效果：

本实用新型涉及一种新型扁平扭曲缠绕换热管，该新型扁平扭曲缠绕换热管的管壁外侧、内侧均光滑。

本实用新型涉及一种新型扁平扭曲缠绕换热管，该新型扁平扭曲缠绕换热管螺旋缠绕变形的缠绕角(即外壁的螺旋角)、缠绕直径、扭曲旋转角度等由实际工况热载荷计算确定。管内工作介质在管内流动换热时湍流程度高、换热系数高、不易结垢。

附图说明

图1为新型扁平扭曲缠绕换热管的结构示意图；

图2为扁平扭曲缠绕换热管中螺旋缠绕段的截面图。

图3为新型扁平扭曲缠绕换热管的截面的结构示意图；

图中：1-进口段，2-进口过渡段，3-螺旋缠绕段，4-出口过渡段，5-出口段，21-外表面圆弧段，22-截面的直段，23-管壁，24-内表面圆弧段。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例作进一步详细描述。

如图1所示，一种扁平扭曲缠绕换热管，包括换热管管体，所述管体具有中空的内腔，管体外壁具有呈一定螺旋角的螺纹；所述管体包括依次连接的进口段1，进口过渡段2，螺旋缠绕段3，出口过渡段4和出口段5；所述进口段和出口段呈直段布置，所述螺旋缠绕段部分，管体螺旋缠绕成圆形或者接近圆形的截面(见图2)。

扁平扭曲缠绕换热管在被扭曲前，截面形状为扁平的圆头矩形。见图3所示，包括外表面圆弧段21，截面的直段22，管壁23，内表面圆弧段24。该扁平扭曲缠绕换热管是将扁平直管进行扭曲后沿着缠绕轴线进行螺旋缠绕加工而成。

本实用新型的实施方式如下：流体工质由进口段1进入该新型扁平扭曲缠绕换热管，经过进口过渡段2之后，流入螺旋缠绕段3；在扭曲管壁、螺旋段二者的作用下管道内流体得湍流程度得到强化；最终，流体工质由出口过渡段4和出口段5流出该新型扁平扭曲缠绕换热管。

一种新型扁平扭曲缠绕换热管能够达到管内强化传热的效果；其中，管内存在两种强化换热技术；第一种强化技术为：由于螺旋缠绕段3的特殊结构，流体在螺旋缠绕管内流动的管壁内侧对流体作用的向心力产生垂直于管壁内侧的二次流，强化了缠绕管内侧的流体流动状态，增加了湍流效应；见图3，第二种强化换热技术为：由于扭曲扁平管壁23的周期性旋转变换，使得管内流体工质不断交替变换位置，流体工质沿着管壁流动受到垂直于管壁内侧且方向一直在改变的作用力，产生的二次流能够有效打破边界层，增强管内流动的湍流效应，强化流动传热效果。

一种新型扁平扭曲缠绕换热管中，多种强化换热技术进行了叠加，能够有效的对流体壁面的边界层及污垢产生破坏，提高换热系数；该新型扁平扭曲缠绕换热管具有传热效率高、结构紧凑、承压能力强等优点，有较好的发展前景和广泛的实际应用价值。

技术特征：

1.一种扁平扭曲缠绕换热管，包括换热管管体，其特征在于：所述管体具有中空的内腔，管体外壁具有呈一定螺旋角的螺纹；所述管体包括依次连接的进口段，进口过渡段，螺旋缠绕段，出口过渡段和出口段；所述进口段和出口段呈直段布置，所述螺旋缠绕段部分，管体螺旋缠绕成圆形或者接近圆形的截面；

所述扁平扭曲缠绕换热管的管体截面形状为圆头矩形，所述圆头矩形包括外表面圆弧段，截面的直段，管壁，内表面圆弧段；所述管体外壁螺纹方向与所述螺旋缠绕段部分中的管体缠绕旋转方向相反。

2.根据权利要求1所述的扁平扭曲缠绕换热管，其特征在于：所述进口段的螺纹，螺旋角相同。

3.根据权利要求1所述的扁平扭曲缠绕换热管，其特征在于：所述出口段的螺纹，螺旋角相同。

4.根据权利要求1所述的扁平扭曲缠绕换热管，其特征在于：所述管体外壁的螺距相等。

技术总结
本实用新型公开了一种新型扁平扭曲缠绕换热管，该扁平扭曲缠绕换热管是将扁平直管进行扭曲后沿着缠绕轴线进行螺旋缠绕加工而成；管体具有中空的内腔，管体外壁具有呈一定螺旋角的螺纹；所述管体包括依次连接的进口段，进口过渡段，螺旋缠绕段，出口过渡段和出口段；所述进口段和出口段呈直段布置，所述螺旋缠绕段部分，管体螺旋缠绕成圆形或者接近圆形的截面。本实用新型涉及一种新型扁平扭曲缠绕换热管，可提高其工作介质在管内、外流动换热性能，具有湍流程度高、换热系数高、不易结垢等优点，有较好的发展前景和广泛的实际应用价值。

技术研发人员：王学生;王国旗;韩勇;谢育辉;聂程;袁宇阳;董佳鑫;周庆伟
受保护的技术使用者：华东理工大学;中石油华东设计院有限公司
技术研发日：2019.06.04
技术公布日：2020.05.29