專利名稱：強化管內(nèi)換熱的絲狀繞花內(nèi)插元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種強化管內(nèi)換熱的內(nèi)插元件，可廣泛用于管殼式換熱設(shè)備。
目前，現(xiàn)有技術(shù)中廣泛使用的管殼式換熱器，與近年來發(fā)展起來的幾種新型換熱器相比，其主要缺點是傳熱性能差。在大多數(shù)情況下，改善其傳熱性能的關(guān)鍵在于強化管內(nèi)側(cè)的換熱。為解決這一問題，R.F.Lopina和A.E.Bergles在1969年用扭帶狀內(nèi)插元件使管內(nèi)換熱系數(shù)提高了30－80％，但阻力卻增加了1－4倍，參見R.F.Lopina and A.E.Bergles，Heat Transfer and Pressure Drop in Tape-generated swirl Flow of single phase water，J.of Heat Transter，ASME，Vol.91,PP434-442,1969。為強化管內(nèi)換熱，現(xiàn)有技術(shù)中還公開了一種用0.1mm的不銹鋼絲繞成孔隙率接近80％的多孔體內(nèi)插元件，這種內(nèi)插元件，將換熱系數(shù)提高了9倍，但阻力系數(shù)卻提高了60倍。參見K.EMegerlin，R.W.Murpby，A.E.Bergles，Augmentation of Heat Transfer in Tubes by use of Mesh and Brush lnserts，J.of.Heat Transfer.ASME Vol.96 PP145－151，1974。可見，現(xiàn)有技術(shù)中采用的強化管內(nèi)換熱的內(nèi)插元件，雖能明顯地提高換熱系數(shù)，但阻力卻以更快的速度增加，再加上安裝、維修的復(fù)雜化，因此至今未能在工程上很好地推廣應(yīng)用。
本實用新型的目的和任務(wù)是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提供一種絲狀繞花內(nèi)插元件，該內(nèi)插元件可以在阻力增加較小的情況下獲得顯著的強化效果，且具有安裝、維修方便等優(yōu)點。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的它是用幾根金屬絲作軸線，而把另外幾根螺旋線金屬絲按一定規(guī)則繞制成園柱型絲狀結(jié)構(gòu)。由于該內(nèi)插元件的特殊的結(jié)構(gòu)和形狀，插入管內(nèi)后，可使管內(nèi)流體在低流速下產(chǎn)生徑向位移和螺旋流相疊加的三維復(fù)雜流動，大大地提前誘發(fā)湍流和增強了溫度梯度方向流體的擾動，從而使管內(nèi)換熱能夠在不增加動力消耗的情況下得到顯著的強化效果。同時還由于該絲狀繞花內(nèi)插元件呈多孔體，具有很大的孔隙率，即大于90％，故其阻力并未顯著增加。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果該絲狀繞花內(nèi)插元件可使管內(nèi)的工作流體在低速下產(chǎn)生螺旋和徑向相疊加的強擾動流，使管內(nèi)側(cè)換熱在不增加動力消耗和阻力增加較小的情況下，達到較好的強化效果。在Re＝1000的情況下，隨工作流體的熱物性不同，在流速相同的情況下，對于氣流可使其換熱系數(shù)提高5倍，對于液流，可提高10－25倍。由于金屬絲的彈性自鎖現(xiàn)象，該內(nèi)插元件還具有在管內(nèi)易于安裝、固定以及檢修時易于取出或更換等優(yōu)點。
附圖為絲狀繞花內(nèi)插元件的結(jié)構(gòu)及其在管內(nèi)的安裝情況。
以下結(jié)合
本實用新型的具體實施該絲狀繞花內(nèi)插元件是用幾根金屬絲1作軸線，把另外幾根金屬絲2螺旋式地圍繞著軸線金屬絲并按一定規(guī)則繞制成園柱型絲狀繞花結(jié)構(gòu)。對于不同管徑所用的絲狀繞花內(nèi)插元件，繞制時金屬絲的螺距也不相同，所采用的金屬絲可根據(jù)工作流體腐蝕特性的不同而相應(yīng)地使用鋼絲、鋁絲、銅絲或不銹鋼絲等，金屬絲的直徑一般為0.9－1.2mm。繞制的絲狀繞花內(nèi)插元件呈多孔體，其孔隙率也應(yīng)根據(jù)工作流體的粘性大小而有所不同，一般應(yīng)大于90％。這種內(nèi)插元件可用于各種不同的管長，適用于φ4mm～φ250mm范圍內(nèi)的各種管徑。
權(quán)利要求1.一種強化管內(nèi)換熱的絲狀繞花內(nèi)插元件，用金屬絲繞制而成，其特征是用幾根金屬絲[1]作軸線，把另外幾根螺旋線金屬絲[2]按一定規(guī)則繞制成園柱型絲狀繞花結(jié)構(gòu)。
2.按照權(quán)利要求1所述的內(nèi)插元件，其特征是絲狀繞花結(jié)構(gòu)的孔隙率大于90％。
專利摘要一種強化管內(nèi)換熱的絲狀繞花內(nèi)插元件，它是用幾根金屬絲1作軸線，把另外幾根螺旋線金屬絲2按一定規(guī)則繞制成圓柱形絲狀繞花結(jié)構(gòu)，該內(nèi)插元件可使管內(nèi)流體在低流速下產(chǎn)生螺旋與徑向相疊加的強擾動流，因此可使管內(nèi)側(cè)換熱在不增加動力消耗和阻力增加較小的情況下得到顯著的強化效果。在Re＝1000下，隨管內(nèi)工作流體的熱物性不同，在相同流速下，對于氣流可使換熱系數(shù)提高5倍，對于液流可提高10—25倍。它既可廣泛應(yīng)用于舊換熱器的改造，也可用于新?lián)Q熱器的制造。
文檔編號F28F1/40GK2175396SQ93217669
公開日1994年8月24日 申請日期1993年7月9日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月9日
發(fā)明者羅棣庵 申請人:清華大學