一种强化传热传质管插件及传热传质管道的制作方法

1.本实用新型涉及传热传质技术领域，具体涉及一种强化传热传质管插件及传热传质管道。


背景技术：

2.传热传质设备在石油、化工、能源、动力、冶金等行业中是一种重要传热传质设备。传热传质管作为传热传质器的主要传热传质元件，其传热传质、传质效率直接影响传热传质效果。
3.管内强化传热传质技术一般有以下两种：一种是基于传热传质管表面的强化传热传质技术，如螺纹槽管、波纹管等异型管，它们主要是通过管壁面的不同结构扰动流体，破坏管壁附近流体边界层，实现强化传热传质的目的。另一种是基于管内流体的强化传热传质技术，如螺旋纽带、螺旋线圈、螺旋片等管内插入物，它们通过在管内对流体进行扰动或者混合，使流体区域温度更加均匀，减薄热边界层，实现强化传热传质的目的。前者异型管加工难度大，同时相对于圆管强度降低，适用范围窄；后者拆卸困难，虽然增加了湍流效果，管内仍容易出现流动死区。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供一种强化传热传质管插件及传热传质管道，能够打破传热传质管内的层流状态，增强流体扰动，提高传热传质效率。
5.本实用新型提供一种强化传热传质管插件，所述插件为一管状体，所述管状体的管壁由多个交替设置的近壁导流部和中心导流部构成，所述近壁导流部为一沿着管状体轴向设置的外凸结构，所述中心导流部为一沿着管状体轴向设置的内凹结构；所述近壁导流部和中心导流部上均匀设置有扰流孔，所述扰流孔一端均设置扰流板。
6.优选地，所述近壁导流部和中心导流部一体成型，且所述扰流板与所述管状体一体设置。
7.优选地，所述近壁导流部为外凸的圆弧状，多个外凸的圆弧状近壁导流部之间通过中心导流部连接在一起，所述中心导流部呈内凹的弧状。
8.优选地，多个所述近壁导流部的外凸的管壁紧贴传热传质管内壁，多个所述近壁导流部构成的外切圆的直径小于传热传质管内壁直径。
9.优选地，所述近壁导流部和所述中心导流部上的扰流板向所述管状体的内部或者外部延伸。
10.优选地，所述近壁导流部与所述中心导流部上的扰流板的倾斜方向相同或者相反，且可以顺向流体方向，也可以逆向流体方向。
11.优选地，所述近壁导流部与所述中心导流部中，有一处的扰流板相对设置，或者二者上设置的扰流板均相对设置。
12.优选地，所述近壁导流部、中心导流部以及所述扰流板上压制有外凸或者内凹的
导流纹路，加强对流体的扰动。
13.优选地，所述近壁导流部和所述中心导流部各设置三组，所述插件的横截面呈三叶草形状。
14.本实用新型的第二方面提供一种传热传质管，在所述传热传质管内安装有上述强化传热传质管插件。
15.本实用新型具有的优点和积极效果是：
16.1、本实用新型通过在所述近壁导流部和中心导流部均设置扰流孔以及扰流板，近壁导流部将所述传热传质管近壁处的流体导向中心处，中心导流部将将所述传热传质管中心的流体导向近壁处，发生径向扰流，打破传热传质管内的层流状态，提高传热传质系数。
17.2、整个管状体一体成型，结构简单，易于制造，没有活动部件，不会发生单个部件脱落的现象，从而对管状体整体造成损坏。
18.3、所述近壁导流部与传热传质管的管壁之间设置有一定间隙，不会产生流体的死区，同时，所述近壁导流部的外凸的管壁尽可能靠近传热传质管的管壁，对所述传热传质管近壁处的流速最低的流体进行干扰，加快传热传质速率。
19.4、本实用新型可以根据传热传质工艺对阻力、强化传热传质要求不同而选择不同倾斜方向的扰流板。
20.5、所述管状体的外壁上压制有导流纹路，加强对流体的扰动。
附图说明
21.图1是本实用新型的立体结构示意图；
22.图2是本实用新型的截面示意图；
23.图3是本实用新型的插件与传热传质管的位置关系示意图；
24.图4是本实用新型的近壁导流部与中心导流部上的扰流板的倾斜方向相反时的结构示意图；
25.图5是本实用新型的中心导流部处的扰流板相对设置时的结构示意图；
26.图6是本实用新型的近壁导流部和所述中心导流部上的扰流板均向所述管状体的内部延伸的结构示意图。
具体实施方式
27.为了更好的理解本实用新型，下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的描述。
28.如图1至图3所示，本实用新型提供一种强化传热传质管插件，所述插件为一管状体10，所述管状体10的管壁由多个交替设置的近壁导流部101 和中心导流部102构成，所述近壁导流部101为一沿着管状体10轴向设置的外凸结构，所述中心导流部102为一沿着管状体10轴向设置的内凹结构；所述近壁导流部101和中心导流部102上均匀设置有扰流孔103，所述扰流孔103一端设置扰流板104。
29.流体在传热传质管20内低速流动时呈现为层流，其质点沿着与管轴平行的方向作平滑直线运动，流体的流速在管中心处最大，其近壁处最小，不容易发生传热传质。本实用新型的传热传质管插件设置于传热传质管20内部，其中，所述近壁导流部101由于其为外凸
结构，设置于接近所述传热传质管20内壁处，所述中心导流部102由于其内凹结构，延伸至所述传热传质管20中心处，且所述近壁导流部101和中心导流部102均设置有扰流孔 103以及扰流板104，近壁导流部101将所述传热传质管20近壁处的流体导向中心处，中心导流部102将将所述传热传质管20中心的流体导向近壁处，发生径向扰流，打破传热传质管20内的层流状态，提高传热传质系数。
30.进一步地，在本实用新型的一个具体的实施例中，所述近壁导流部101 和中心导流部102一体成型，且所述扰流板104与所述管状体10一体设置，在该实施例中，整个管状体10一体成型，结构简单，易于制造，没有活动部件，不会发生单个部件脱落的现象，从而对管状体10整体造成损坏。
31.进一步地，所述近壁导流部101为外凸的圆弧状，多个外凸的圆弧状近壁导流部101之间通过中心导流部102连接在一起，所述中心导流部102呈内凹的弧状，多个所述近壁导流部101的外凸的管壁紧贴传热传质管内壁，多个所述近壁导流部101构成的外切圆的直径小于传热传质管20内壁直径，在本实用新型的一个具体的实施例中，该外切圆的直径小于传热传质管20 内壁直径1～2mm。在该实施例中，所述近壁导流部101与传热传质管20的管壁之间设置有一定间隙，不会产生流体的死区，同时，所述近壁导流部101 的外凸的管壁尽可能靠近传热传质管20的管壁，对所述传热传质管20近壁处的流速最低的流体进行干扰，加快传热传质速率。
32.进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述近壁导流部101和所述中心导流部102上的扰流板104向所述管状体10的内部或者外部延伸。在该实施例中，所述扰流板104对流体的流动方向发生干扰，经过所述扰流板 104的干扰作用，在传热传质管10的径向对流体发生干扰。
33.进一步地，所述近壁导流部101与所述中心导流部102上的扰流板104 的倾斜方向相同或者相反，且可以顺向流体方向，也可以逆向流体方向。
34.如图1至图3所示，在本实用新型的一个具体的实施例中，所述近壁导流部101上的扰流板104向所述管状体10的内部延伸，所述中心导流部102 上的扰流板104向所述管状体10的外部延伸；且在该实施例中，所述近壁导流部101与所述中心导流部102上的扰流板104的倾斜方向相同，其安装的过程中，所述扰流板104的倾斜方向可以顺向流体方向，也可以逆向流体方向。
35.进一步地，如图4所示，在本实用新型的又一个具体的实施例中，所述近壁导流部101上的扰流板104向所述管状体10的内部延伸，所述中心导流部102上的扰流板104向所述管状体10的外部延伸；且在该实施例中，所述近壁导流部101与所述中心导流部102上的扰流板104的倾斜方向相反，在该实施例中，所述近壁导流部101上的扰流板104的倾斜方向顺向流体方向时，所述中心导流部102上的扰流板104的倾斜方向逆向所述流体方向，当所述近壁导流部101上的扰流板104的倾斜方向逆向流体方向时，所述中心导流部102上的扰流板104的倾斜方向顺向所述流体方向。
36.在本实用新型的又一个具体地实施例中，如图5所示，所述近壁导流部 101上的扰流板104向所述管状体10的内部延伸，所述中心导流部102上的扰流板104向所述管状体10的外部延伸；在该实施例中，所述近壁导流部 101上的扰流板104的倾斜方向相同，所述中心导流部102上的相邻的扰流板104相对设置，相对设置指所述近壁导流部101和/或所述中
心导流部102 上相邻的扰流板104的倾斜方向相反；同样也可以设置成所述中心导流部 102上的扰流板104的倾斜方向相同，所述近壁导流部101上的相邻的扰流板104相对设置或者近壁导流部101和所述中心导流部102上的扰流板104 均相对设置。
37.如图6所示，在本实用新型又一个具体地实施例中，所述近壁导流部101 和所述中心导流部102上的扰流板104均向所述管状体10的内部延伸，同样，在该实施例中，近壁导流部101和所述中心导流部102上的扰流板104 倾斜方向也可以根据需要设置成同向、反向或者相对设置。
38.另外，所述近壁导流部101上的扰流板104也可以向外延伸。
39.本实用新型可以根据传热传质工艺对阻力、强化传热传质要求不同而选择不同倾斜方向的扰流板104，例如，在阻力要求比较低的工况下，扰流板 104的倾斜方向均顺向流体方向，因为所述扰流板104的倾斜方向顺向流体方向，产生的阻力较低，不容易产生死区。另外，扰流孔103可以平行于所述管状体10的轴线，也可以偏斜一定角度。
40.进一步地，在本实用新型的一个实施例中，所述近壁导流部101、中心导流部102以及所述扰流板104上压制有外凸或者内凹的导流纹路，加强对流体的扰动。具体地，可以选择在所述近壁导流部101上冲压圆形、椭圆形、长条形等形状的凹凸槽，实现流体的扰流和紊态流动。
41.在本实用新型的一个具体的实施例中，所述近壁导流部101和所述中心导流部101各设置三组，所述插件的横截面呈三叶草形状，在其他实施例中，所述近壁导流部101和所述中心导流部101的组数不做限定，可以根据需要进行设置。
42.本实用新型通过在所述近壁导流部101和中心导流部102均设置扰流孔103以及扰流板104，近壁导流部101将所述传热传质管20近壁处的流体导向中心处，中心导流部102将将所述传热传质管20中心的流体导向近壁处，发生径向扰流，打破传热传质管20内的层流状态，提高传热传质系数。
43.本实用新型的第二方面提供一种传热传质管，该传热传质管内设置有一前述的插件。
44.以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。