器；11一管箱；12-殼體；4一換熱管；13-循環(huán)液體進(jìn)口； 14 一循環(huán)液體出口； 15-蒸氣進(jìn)口； 16-凝結(jié)液體出口； 17-折流板。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例進(jìn)一步描述本實(shí)用新型，但不以任何方式限制本實(shí)用 新型的范圍。
[0025]本實(shí)用新型提供一種異型翅片擾流子換熱管，蒸氣通過異型翅片擾流子換熱管與 超臨界液體工質(zhì)換熱；異型翅片擾流子換熱管包括換熱管、異型翅片和擾流子；異型翅片 由基圓和導(dǎo)流角組成，為整體沖壓成型的異型翅片，固定在換熱管的外面；基圓的下半部分 設(shè)有導(dǎo)流角；換熱管內(nèi)有擾流子，該擾流子包括正擾流部、固定部、反向結(jié)和反擾流部，設(shè)置 在換熱管內(nèi)壁的固定部把正擾流部前端固定，反擾流部的前端連接在正擾流部的末端，即 自由端；反擾流部與正擾流部的擾動(dòng)方向相反；擾流子反復(fù)排列在管內(nèi)且都與換熱管的壁 面接觸。
[0026]如圖1和圖2所示，異型翅片由基圓1和導(dǎo)流角2組成，根據(jù)導(dǎo)流角2的數(shù)目可以 分為單導(dǎo)流角異型翅片和雙導(dǎo)流角異型翅片，圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的單導(dǎo)流角異 型翅片的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的雙導(dǎo)流角異型翅片的結(jié)構(gòu)圖。導(dǎo)流角2 與翅片基圓1相切，且切點(diǎn)A與基圓1的圓心O在同一水平線上，切點(diǎn)B應(yīng)與基圓1的圓心 O在同一垂直線上。定義基圓1的中心孔3直徑為基圓1的內(nèi)徑，基圓1的最外圈直徑為基 圓外徑?；鶊A1的內(nèi)徑等于換熱管外徑，基圓1的外徑可以根據(jù)不同工況進(jìn)行調(diào)節(jié)。導(dǎo)流 角2的頂點(diǎn)D與基圓1的圓心O的距離DO大于占0A，且可根據(jù)不同的工況進(jìn)行調(diào)節(jié)；導(dǎo)流 角的邊DA、DB均為光滑曲線，且關(guān)于OD對(duì)稱。異型翅片的基圓1和導(dǎo)流角2為整體沖壓成 型。
[0027]圖3為本實(shí)用新型異型翅片擾流子的換熱管局部正剖面的結(jié)構(gòu)示意圖，其中1為 異型翅片基圓，2為異型翅片導(dǎo)流角，4為換熱管，5為正擾流部，6為固定部，7為反向結(jié)，8 為管內(nèi)壁，9為反擾流部，由基圓1和導(dǎo)流角2組成的異型翅片固定在換熱管4的外面。采 用帶導(dǎo)流角的異性翅片，可以將受重力作用凝結(jié)液體長大到一定尺寸后就沿導(dǎo)流角滾下， 在滾下的過程中，一方面會(huì)與相遇的液體合并成更大的液滴，另一方面也避免凝結(jié)液體滴 落到下排管束而形成液膜，從而使蒸氣與壁面有更多直接接觸的面積，減少傳熱熱阻，增大 換熱效率。反擾流部9上的反向結(jié)7的作用是改變?cè)瓉砹飨驗(yàn)橄喾戳飨?，若定義有一個(gè)反向 結(jié)的擾流部為反擾流部，用實(shí)線表示，且為反向擾動(dòng)，則沒有反向結(jié)的擾流部為正擾流部， 用虛線表示且為正向擾動(dòng)；反之亦然。設(shè)置在管內(nèi)壁8上的固定部6把正擾流部5前端固 定，正擾流部5的末端是自由端，把反擾流部9的首端固定在正擾流部5的末端。這樣，在 超臨界工質(zhì)在正擾流部5附近流動(dòng)時(shí)形成順時(shí)針方向的周期性擾動(dòng)，形成順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的流 動(dòng)分量。在超臨界工質(zhì)在反擾流部9附近流動(dòng)時(shí)形成逆時(shí)針方向的周期性擾動(dòng)，形成逆時(shí) 針旋轉(zhuǎn)的流動(dòng)分量。不管是順時(shí)針的擾動(dòng)還是逆時(shí)針的擾動(dòng)，都會(huì)破壞臨界狀態(tài)附近超臨 界工質(zhì)自有的特殊性，在管內(nèi)形成穩(wěn)定的螺旋流動(dòng)，從而增強(qiáng)超臨界工質(zhì)的均勻性。
[0028] 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例采用異型翅片擾流子換熱管的管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)示 意圖。利用上述的換熱管可以制作管殼式換熱器10,包括管箱11、殼體12、換熱管4、循環(huán) 液體進(jìn)口 13、循環(huán)液體出口 14、蒸氣進(jìn)口 15、凝結(jié)液體出口 16和折流板17。置于殼體12 內(nèi)部的換熱管4位于管箱11之間，循環(huán)液體進(jìn)口 13和循環(huán)液體出口 14均設(shè)在管箱11的 左側(cè)；蒸氣進(jìn)口 15設(shè)在殼體12的上方；凝結(jié)液體出口 16設(shè)在殼體12的下方；折流板17設(shè) 在換熱管4的管束之間。
[0029] 上述管殼式換熱器10在工作時(shí)，蒸氣由殼體12上方的蒸氣進(jìn)口 15進(jìn)入殼體12， 在折流板17的作用下將蒸氣均勻分布，迫使蒸氣均勻通過管束和換熱管4的異型翅片，將 熱量釋放給換熱管內(nèi)的超臨界液體（氣體）而凝結(jié)成液體，由凝結(jié)液體出口 16排出。超臨 界液體（循環(huán)液體）則從進(jìn)口 13通過管箱11進(jìn)入上述換熱管4,在上述換熱管4內(nèi)的擾流 子的作用下呈溫度均勻混合流動(dòng)，并通過換熱管4從蒸氣中吸收熱量，管內(nèi)的超臨界液體 吸收熱量后升溫或轉(zhuǎn)換為氣體，最終經(jīng)管箱11由出口 14排出。
[0030] 需要注意的是，公布實(shí)施例的目的在于幫助進(jìn)一步理解本實(shí)用新型，但是本領(lǐng)域 的技術(shù)人員可以理解：在不脫離本實(shí)用新型及所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和 修改都是可能的。因此，本實(shí)用新型不應(yīng)局限于實(shí)施例所公開的內(nèi)容，本實(shí)用新型要求保護(hù) 的范圍以權(quán)利要求書界定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種異型翅片擾流子換熱管，包括換熱管、異型翅片和擾流子； 所述異型翅片包括基圓和導(dǎo)流角，固定在所述換熱管的外面；所述基圓為空心圓環(huán)； 所述基圓的下半部分設(shè)有所述導(dǎo)流角； 所述換熱管內(nèi)設(shè)有擾流子，所述擾流子包括正擾流部、固定部、反向結(jié)和反擾流部；設(shè) 置在換熱管內(nèi)壁的固定部把正擾流部的前端固定；反擾流部的前端連接在正擾流部的末 端，為自由端；反擾流部與正擾流部的擾動(dòng)方向相反； 所述擾流子反復(fù)排列在所述換熱管內(nèi)且均與所述換熱管的壁面接觸。2. 如權(quán)利要求1所述異型翅片擾流子換熱管，其特征是，所述異型翅片為整體沖壓成 型的異型翅片；所述異型翅片的基圓的空心圓環(huán)內(nèi)徑與所述換熱管的外徑相同。3. 如權(quán)利要求1所述異型翅片擾流子換熱管，其特征是，所述異型翅片的導(dǎo)流角與基 圓相切，且兩個(gè)切點(diǎn)分別與基圓的圓心在同一水平和垂直線上。4. 如權(quán)利要求1所述異型翅片擾流子換熱管，其特征是，所述導(dǎo)流角的邊均為光滑曲 線且對(duì)稱；所述導(dǎo)流角的頂點(diǎn)與基圓的圓心的距離大于基圓外徑的1^倍。5. 如權(quán)利要求1所述異型翅片擾流子換熱管，其特征是，所述導(dǎo)流角為一個(gè)或兩個(gè)。6. 如權(quán)利要求1所述異型翅片擾流子換熱管，其特征是，所述擾流子的反擾流部具有 反向結(jié)。7. -種換熱器，所述換熱器為管殼式換熱器，包括管箱、殼體、循環(huán)液體進(jìn)口、循環(huán)液體 出口、蒸氣進(jìn)口、凝結(jié)液體出口和折流板；其特征是，所述換熱器裝有異型翅片擾流子換熱 管，所述異型翅片擾流子換熱管包括換熱管、異型翅片和擾流子； 所述異型翅片包括基圓和導(dǎo)流角，固定在所述換熱管的外面；所述基圓為空心圓環(huán)； 所述基圓的下半部分設(shè)有所述導(dǎo)流角； 所述換熱管內(nèi)設(shè)有擾流子，所述擾流子包括正擾流部、固定部、反向結(jié)和反擾流部；設(shè) 置在換熱管內(nèi)壁的固定部把正擾流部的前端固定；反擾流部的前端連接在正擾流部的末 端，為自由端；反擾流部與正擾流部的擾動(dòng)方向相反； 所述擾流子反復(fù)排列在所述換熱管內(nèi)且均與所述換熱管的壁面接觸。8. 如權(quán)利要求7所述換熱器，其特征是，所述異型翅片擾流子換熱管置于殼體內(nèi)部，并 位于管箱中間，循環(huán)液體進(jìn)口和循環(huán)液體出口均設(shè)在管箱的左側(cè)；蒸氣進(jìn)口設(shè)在殼體的上 方；凝結(jié)液體出口設(shè)在殼體的下方；折流板設(shè)在換熱管的管束之間；所述異型翅片擾流子 換熱器在工作時(shí)，蒸氣由殼體上方的蒸氣進(jìn)口進(jìn)入殼體，在折流板的作用下將蒸氣均勻分 布，迫使蒸氣均勻通過管束和換熱管的異型翅片，將熱量釋放給換熱管內(nèi)的超臨界液體而 凝結(jié)成液體，由凝結(jié)液體出口排出；超臨界液體則從進(jìn)口通過管箱進(jìn)入上述換熱管，在上述 換熱管內(nèi)的擾流子的作用下呈溫度均勻混合流動(dòng)，并通過換熱管從蒸氣中吸收熱量，管內(nèi) 的超臨界液體最終經(jīng)管箱由循環(huán)液體出口排出。9. 如權(quán)利要求8所述換熱器，其特征是，所述換熱器在管程流動(dòng)的超臨界工質(zhì)與殼程 流動(dòng)的蒸氣進(jìn)行換熱；所述流動(dòng)的流程為單流程、雙流程或多流程。10. 如權(quán)利要求7所述換熱器，其特征是，換熱器的殼體為圓形筒體、方形筒體或其他 形狀的筒體。
【專利摘要】本實(shí)用新型公布了一種異型翅片擾流子換熱管和換熱器，所述換熱管外壁設(shè)有由基圓和導(dǎo)流角組成的異型翅片，該翅片可以增大工質(zhì)蒸氣與壁面有更多直接接觸的面積，減少傳熱熱阻，增大換熱效率。管內(nèi)有由正擾流部和反擾流部組成的擾流子，正擾流部由固定部固定在管內(nèi)壁上，將正擾流部末端的自由端與反擾流部連接。利用上述換熱管制作管殼式換熱器，還包括管箱、殼體、循環(huán)進(jìn)出口、凝結(jié)液體進(jìn)口、凝結(jié)液體出口和折流板。該換熱管通過其外壁異型翅片和內(nèi)壁擾流子的特殊結(jié)構(gòu)，提高臨界狀態(tài)換熱器的換熱效率；同等工況下能強(qiáng)化傳熱、提高傳熱效率，減小換熱面積。
【IPC分類】F28D7/16, F28F1/24
【公開號(hào)】CN204902651
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520645902
【發(fā)明人】張信榮, 劉勇, 史新華
【申請(qǐng)人】北京大學(xué), 北京中競同創(chuàng)能源環(huán)境技術(shù)股份有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年8月25日