CN202002533U - 传热管、降膜蒸发器传热管及降膜蒸发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种传热管，该传热管包括多个突出于所述传热管管壁外表面上的翅片。该传热管兼具良好的排液、促进液膜扰动和充足的人工气化核心的性能，同时还具有良好的润湿性能，能使液体在表面上迅速均匀铺开，可以使传热量和蒸发量有较大的提高，也可进一步减少传热面积，降低成本。本实用新型还提供了一种降膜蒸发器传热管及降膜蒸发器，该降膜蒸发器传热管及降膜蒸发器包括前面所述的传热管。

Description

传热管、降膜蒸发器传热管及降膜蒸发器

技术领域

本实用新型涉及一种传热管、降膜蒸发器传热管及降膜蒸发器。

背景技术

能源是经济发展和社会进步的重要物质基础，与材料、信息构成现代化社会的三大支柱。能源不仅是国民经济发展的动力，而且是衡量综合国力和人民生活水平以及国家文明发达程度的指标。石油、化工、动力、冶金、制冷等产业是我国的支柱产业，也均为高能耗的传统产业，其能耗约占总能耗的40％。在这些高能耗工业中，换热器传热性能的高低，直接影响着工业***的能耗水平。在各种不同类型的换热器中，壳管式换热器因制造简单、成本低、适用性强以及操作维护方便等优点而应用最为普遍。然而，目前我国工业***使用的壳管式换热器90％以上是采用传统的弓形隔板光滑管结构。此类换热器的体积庞大，材耗多，过程***的能耗也高，亟待改进。探索新的强化传热机理并开发出高效的强化传热技术，是提高换热器传热效能的有效途经，这仍然是当今传热学领域的热点研究课题。

蒸发是上述高能耗工业中常见的操作过程，提高蒸发器的传热和蒸发效率对于减少设备投资和节能降耗都有重要意义。降膜蒸发技术属薄膜蒸发，由于其壁面液膜发生相变及液膜的波动效果，因而具有较高的传热系数并在海水淡化、石油化工、制冷、能源利用等方面广泛应用。然而，目前这些降膜蒸发器的传热管基本使用光滑管或低肋管等。在蒸发器实际运行的中、低热负荷范围内，光滑管或低肋管等的表面液膜很难发生沸腾，因而必须采用特殊的沸腾强化管。目前国内外对各种现有的强化传热管在降膜蒸发过程的传热传质机理研究较多。研究内容包括：管间流型、管外液体绕流成膜特征、管外产生气体对流流动的影响以及各种结构和操作参数对换热的影响等。特别是在强化传热研究方面，国外学者已对R134a、R123等在Turbo-CII管、GEWA-SC管、Finned管和Turbo-B管降膜蒸发的传热性能进行了实验研究。结果表明，对比光滑管，强化传热性能明显提高，但仍然存在明显的不足之处。

由于目前强化传热管均单一针对冷凝或者沸腾传热过程开发，强化冷凝的传热管具有良好的排液和促进液膜扰动的性能，但不能提供充足的人工气化核心，强化蒸发的传热管又恰恰相反，而降膜蒸发传热传质的强化需要两方面性能的综合提高。此外，用于降膜蒸发器的传热管还需要具有良好的润湿性能，能使液体在表面上迅速均匀铺开。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种传热管，以解决现有传热管不能兼具良好的排液、促进液膜扰动和提供充足的人工气化核心的性能的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种传热管，包括多个突出于传热管管壁外表面上的翅片，多个翅片与传热管管壁外表面之间形成流体流通的通道。

进一步地，多个翅片与传热管管壁外表面之间形成流体流通的U型的微型通道。

进一步地，传热管管壁外表面上的多个翅片的结构相同。

进一步地，传热管管壁外表面上的翅片沿传热管轴向方向呈螺旋状分布在传热管管壁外表面上。

进一步地，传热管管壁外表面上的翅片均匀分布在传热管管壁外表面上。

进一步地，翅片为伞状，翅片包括：设置在管壁外表面上的翅根和与翅根相连的翅尖，翅根为柱状，翅尖为球冠体。

进一步地，翅尖的顶面为圆形的抛物曲面。

进一步地，翅尖顶面圆形半径为0.4-1.0mm，相邻的翅尖顶面圆心距离为0.8-2.0mm，翅片的高度为0.4-2.0mm。

进一步地，传热管为降膜蒸发器的传热管。

本实用新型还提供了一种降膜蒸发器传热管及降膜蒸发器，该降膜蒸发器传热管及降膜蒸发器包括前面所述的传热管。

由于采用了多个突出于传热管管壁外表面上的翅片传热管管壁外表面之间形成流体流通通道的结构，提高了蒸发器的传热传质性能，增加了人工活化核心，与普通强化传热管相比，可提高降膜蒸发传热系数20％-50％。

另外，由于传热管采用了伞状翅片，破坏了液体传热边界层的稳定性，减薄流体传热滞流层的厚度，同时传热管还具有良好的润湿性能，能使液体在表面上迅速均匀铺开，促进了表面液膜的均匀分布，因而提高了伞状翅片传热管的降膜蒸发传热性能。本实用新型的传热管结构简单、制造成本低。伞状翅片传热管采用机械滚压一次成型，加工过程中不存在对金属的切削，材料利用率高。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了根据本实用新型的传热管的表面的结构；以及

图2示意性示出了根据本实用新型的传热管的轴向剖视图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，传热管包括多个突出于传热管管壁5外表面上的翅片1，多个翅片1与传热管管壁5外表面之间形成流体流通通道，例如伞状翅片顶面与传热管壁面之间形成纵横交错呈U型的微型隧道4，多个翅片1通过机械滚压加工形成，为液体的蒸发提供了充足的人工活化核心，提高了沸腾传热系数。

优选地，多个翅片1与传热管管壁5外表面之间形成流体流通的U型的微型通道4，通道也可以是其它的形状，通道4为液体的蒸发提供了充足的人工活化核心，提高了沸腾传热系数；同时，伞形翅片1之间的空隙有利于液体及时补充进入通道4内蒸发，这种气液在伞状翅片传热管表面通道4内外的吸吮过程进一步增强了液膜的扰动。

优选地，传热管管壁5外表面上的多个翅片1的结构相同，加工制造方便，当然翅片1的结构也可以不同。

优选地，传热管管壁5外表面上的翅片1沿传热管轴向方向呈螺旋状分布在传热管管壁5外表面上。增大了热交换的面积，传热效率更高，同时螺旋状分布使得加工方便。

优选地，传热管管壁5外表面上的翅片1均匀分布在传热管管壁5外表面上。

优选地，翅片1为伞状，翅片1包括：设置在管壁5外表面上的翅根3和与翅根3相连的翅尖2，翅根3为柱状，翅尖2为球冠体。液体在表面张力的作用下能迅速在翅尖2球冠体表面均匀铺开。因此，可以使传热量和蒸发量有较大的提高，也可进一步减少传热面积，降低成本。

优选地，翅尖2的顶面为圆形的抛物曲面。传热管表面是具有连续断裂的抛物曲面，流体流过时其滞流底层会产生周期性的扰动和分离流，破坏了流体传热边界层的稳定性，减薄流体传热滞流层的厚度，提高了伞状翅片1传热管的对流换热系数。

优选地，翅尖2顶面圆形半径为0.4-1.0mm，相邻的翅尖2顶面圆心距离为0.8-2.0mm，翅片1的高度为0.4-2.0mm。这样的传热管为液体的蒸发提供了充足的人工活化核心，提高了沸腾传热系数；同时，翅片1之间的空隙有利于液体及时补充进入隧道内蒸发。

优选地，传热管为降膜蒸发器的传热管。传热管使降膜蒸发器的传热量和蒸发量有较大的提高，也可进一步减少传热面积。

本实用新型还提供了一种降膜蒸发器，包括前面所述的传热管。这种降膜蒸发器的传热量和蒸发量有较大的提高，也可进一步减少传热面积，降低成本。

本实用新型还应用于降膜式的蒸发换热过程的传热传质设备，可以大大提高传热传质设备的传热量和蒸发量。

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。

Claims (10)

1.一种传热管，其特征在于，包括多个突出于所述传热管管壁外表面上的翅片，所述多个翅片与所述传热管管壁外表面之间形成流体流通的通道。

2.根据权利要求1所述的传热管，其特征在于，所述多个翅片与所述传热管管壁外表面之间形成流体流通的U型的微型通道(4)。

3.根据权利要求1所述的传热管，其特征在于，所述多个翅片的结构相同。

4.根据权利要求1所述的传热管，其特征在于，所述多个翅片沿传热管轴向方向呈螺旋状分布在所述传热管管壁外表面上。

5.根据权利要求1所述的传热管，其特征在于，所述翅片均匀分布在所述传热管管壁外表面上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的传热管，其特征在于，所述翅片为伞状，所述翅片包括：设置在管壁外表面上的翅根和与所述翅根相连的翅尖，所述翅根为柱状，所述翅尖为球冠体。

7.根据权利要求6所述的传热管，其特征在于，所述翅尖的顶面为圆形的抛物曲面。

8.根据权利要求6所述的传热管，其特征在于，所述翅尖顶面圆形半径为0.4-1.0mm，所述相邻的翅尖顶面圆心距离为0.8-2.0mm，所述翅片的高度为0.4-2.0mm。

9.一种降膜蒸发器传热管，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的传热管。

10.一种降膜蒸发器，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的传热管。

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