本發(fā)明屬于換熱元件，具體涉及一種多級(jí)內(nèi)翅高效換熱元件。

背景技術(shù)：

1、在熱交換領(lǐng)域，傳統(tǒng)光管的換熱效率難以滿足日益增長的工業(yè)需求。光管內(nèi)外壁面流體與管壁間的傳熱主要依靠對(duì)流換熱，換熱系數(shù)相對(duì)較低。為提高傳熱效率，內(nèi)翅管應(yīng)運(yùn)而生。內(nèi)翅管通過在管內(nèi)表面加工出翅片結(jié)構(gòu)，極大地增加了換熱面積。相比光管，內(nèi)翅管可使管內(nèi)流體形成更強(qiáng)烈的擾動(dòng)，減薄邊界層，從而顯著提高管內(nèi)流體的換熱系數(shù)，增強(qiáng)整體的熱交換性能。這種結(jié)構(gòu)改進(jìn)在化工、能源、制冷等眾多行業(yè)的換熱器中得到廣泛應(yīng)用，有效提升了能源利用效率，降低了設(shè)備體積和成本。

2、在公告號(hào)為cn105444602a的中國專利中公開了一種鍋爐用新型內(nèi)翅管，該內(nèi)翅管包括圓柱形空心外管，在外管中嵌設(shè)有鋁嵌件，所述的嵌件由兩個(gè)半圓殼梳狀結(jié)構(gòu)組成，在梳齒表面也設(shè)置有小翅片，所述的梳齒上的小翅片在外管的徑向上為不等高翅片，兩個(gè)半圓殼梳狀結(jié)構(gòu)的梳齒交錯(cuò)設(shè)置，兩個(gè)半圓殼梳狀結(jié)構(gòu)的兩端部相互連接，從入口至出口方向梳齒在外管的徑向上逐漸變長或逐漸變長到一定長度后保持不變。

3、但是，上述技術(shù)方案有技術(shù)中的內(nèi)翅管，管內(nèi)的翅片與流動(dòng)介質(zhì)的接觸面積小，換熱面積小，進(jìn)而導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)較低，熱交換的效率較低，無法滿足高溫流體的換熱需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種多級(jí)內(nèi)翅高效換熱元件，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的鍋爐用新型內(nèi)翅管換熱效率無法滿足高溫流體的換熱需求，需要再提高換熱效率的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種多級(jí)內(nèi)翅高效換熱元件，包括：外管和多個(gè)翅片單元，所述翅片單元均勻圓周分布在外管的內(nèi)壁上，所述翅片單元包括：

3、第一翅片，所述第一翅片的齒根與外管的內(nèi)管壁相連，由外管管壁向外管管心延伸而成；

4、多個(gè)第二翅片，分布在第一翅片的兩側(cè)，相鄰的兩個(gè)第二翅片形成矩形開口，對(duì)側(cè)的第二翅片之間具有間距，構(gòu)成了與矩形開口相連通的流動(dòng)通道，第二翅片的長度從管中心向管壁方向逐漸變長，第二翅片沿從外管中心向外管內(nèi)壁的方向呈錯(cuò)開排列，使得流動(dòng)通道與矩形開口形成了波浪形的流體通道。

5、本發(fā)明的進(jìn)一步的技術(shù)方案為，所述翅片單元以螺旋狀設(shè)置在外管的內(nèi)壁上。

6、本發(fā)明的進(jìn)一步的技術(shù)方案為，所述外管包括多個(gè)拼接管，所述拼接管通過卡接結(jié)構(gòu)組合成一個(gè)完整的外管，所述翅片單元設(shè)置在拼接管上，所述拼接管沿著翅片單元的延伸方向進(jìn)行延伸。

7、本發(fā)明的進(jìn)一步的技術(shù)方案為，所述卡接結(jié)構(gòu)包括位于拼接管一側(cè)的卡槽以及位于另一側(cè)的卡塊，相鄰的兩個(gè)拼接管上的卡槽與卡塊相互配合，所述卡塊的兩側(cè)還設(shè)置了限位槽，所述卡槽的開口處設(shè)置了與限位槽適配的限位塊。

8、本發(fā)明的進(jìn)一步的技術(shù)方案為，所述卡槽與卡塊之間設(shè)置密封件，用于提高接縫處的密封效果。

9、本發(fā)明的進(jìn)一步的技術(shù)方案為，所述外管上設(shè)置有擾流件，所述擾流件包括擴(kuò)散部和聚攏部，所述擴(kuò)散部上設(shè)置有貫穿聚攏部并延伸至流體通道內(nèi)部的流道，高溫流體能夠沿著擴(kuò)散部的外表面及流道的導(dǎo)向，高溫流體引導(dǎo)至流體通道中，所述聚攏部一端的直徑與外管的直徑相近，能夠覆蓋流體通道，另一端設(shè)有通孔，低溫流體在聚攏部的引導(dǎo)下，向外管的中部匯聚。

10、本發(fā)明的進(jìn)一步的技術(shù)方案為，所述擾流件上設(shè)置有多個(gè)安裝槽，翅片單元插入安裝槽內(nèi)，用于對(duì)擾流件的安裝。

11、本發(fā)明的進(jìn)一步的技術(shù)方案為，所述第一翅片與第二翅片的翅根厚度均大于翅頂厚度。

12、本發(fā)明的進(jìn)一步的技術(shù)方案為，所述第一翅片與第二翅片的翅頂處設(shè)置有圓角。

13、本發(fā)明的進(jìn)一步的技術(shù)方案為，相鄰一側(cè)的所述第二翅片之間相互平行。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

15、1、通過設(shè)置第一翅片和第二翅片，可以增加換熱面積，從而提高換熱效率，通過將在相鄰的兩個(gè)第二翅片之間形成矩形的開口，并使矩形開口與流動(dòng)通道構(gòu)成波浪形的流體通道，使得流體能夠更大幅度地?cái)[動(dòng)，從而增加了流體與第一翅片和第二翅片之間的熱接觸面積，顯著提升了熱交換效率。

16、2、通過將翅片單元以螺旋狀設(shè)置在外管的內(nèi)壁上，使得流體在流動(dòng)過程中能夠接觸到更多的換熱表面，另外促使流體沿流體通道內(nèi)呈螺旋狀流動(dòng)，相較于軸向流動(dòng)，這種流動(dòng)方式有效延長了流體在翅片單元上的停留時(shí)間，從而提供了更充裕的時(shí)間進(jìn)行熱量交換。

17、3、通過設(shè)置密封件，可以提升拼接處的密封效果，有效防止流體發(fā)生泄漏。

18、4、通過擾流件可以將部分高溫流體與低溫流體的流動(dòng)得到了有效的引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)了流體位置的置換，同時(shí)，該擾流件還能對(duì)流體進(jìn)行擾流處理，顯著提升了換熱效率。

技術(shù)特征：

1.一種多級(jí)內(nèi)翅高效換熱元件，包括：外管（11）和多個(gè)翅片單元（12），所述翅片單元（12）均勻圓周分布在外管（11）的內(nèi)壁上，其特征在于，所述翅片單元（12）包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多級(jí)內(nèi)翅高效換熱元件，其特征在于：所述翅片單元（12）以螺旋狀設(shè)置在外管（11）的內(nèi)壁上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種多級(jí)內(nèi)翅高效換熱元件，其特征在于：所述外管（11）包括多個(gè)拼接管（111），所述拼接管（111）通過卡接結(jié)構(gòu)（2）組合成一個(gè)完整的外管（11），所述翅片單元（12）設(shè)置在拼接管（111）上，所述拼接管（111）沿著翅片單元（12）的延伸方向進(jìn)行延伸。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多級(jí)內(nèi)翅高效換熱元件，其特征在于：所述卡接結(jié)構(gòu)（2）包括位于拼接管（111）一側(cè)的卡槽（21）以及位于另一側(cè)的卡塊（22），相鄰的兩個(gè)拼接管（111）上的卡槽（21）與卡塊（22）相互配合，所述卡塊（22）的兩側(cè)還設(shè)置了限位槽（221），所述卡槽（21）的開口處設(shè)置了與限位槽（221）適配的限位塊（211）。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多級(jí)內(nèi)翅高效換熱元件，其特征在于：所述卡槽（21）與卡塊（22）之間設(shè)置密封件（23），用于提高接縫處的密封效果。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多級(jí)內(nèi)翅高效換熱元件，其特征在于：所述外管（11）上設(shè)置有擾流件（3），所述擾流件（3）包括擴(kuò)散部（31）和聚攏部（32），所述擴(kuò)散部（31）上設(shè)置有貫穿聚攏部（32）并延伸至流體通道（124）內(nèi)部的流道（33），高溫流體能夠沿著擴(kuò)散部（31）的外表面及流道（33）的導(dǎo)向，高溫流體引導(dǎo)至流體通道（124）中，所述聚攏部（32）一端的直徑與外管（11）的直徑相近，能夠覆蓋流體通道（124），另一端設(shè)有通孔（34），低溫流體在聚攏部（32）的引導(dǎo)下，向外管（11）的中部匯聚。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種多級(jí)內(nèi)翅高效換熱元件，其特征在于：所述擾流件（3）上設(shè)置有多個(gè)安裝槽（35），翅片單元（12）插入到安裝槽（35）內(nèi)，用于對(duì)擾流件（3）的安裝。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多級(jí)內(nèi)翅高效換熱元件，其特征在于：所述第一翅片（121）與第二翅片（122）的翅根厚度均大于翅頂厚度。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多級(jí)內(nèi)翅高效換熱元件，其特征在于：所述第一翅片（121）與第二翅片（122）的翅頂處設(shè)置有圓角。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多級(jí)內(nèi)翅高效換熱元件，其特征在于：相鄰一側(cè)的所述第二翅片（122）之間相互平行。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種多級(jí)內(nèi)翅高效換熱元件，屬于換熱元件技術(shù)領(lǐng)域，該多級(jí)內(nèi)翅高效換熱元件包括外管和多個(gè)翅片單元，所述翅片單元均勻圓周分布在外管的內(nèi)壁上，所述翅片單元包括：第一翅片，所述第一翅片的齒根與外管的內(nèi)管壁相連，由外管管壁向外管管心延伸而成；第二翅片，分布在第一翅片的兩側(cè)，相鄰的兩個(gè)第二翅片形成矩形開口；通過設(shè)置第一翅片和第二翅片，可以增加換熱面積，從而提高換熱效率，通過將在相鄰的兩個(gè)第二翅片之間形成矩形的開口，并使矩形開口與流動(dòng)通道構(gòu)成波浪形的流體通道，使得流體能夠更大幅度地?cái)[動(dòng)，從而增加了流體與第一翅片和第二翅片之間的熱接觸面積，顯著提升了熱交換效率。

技術(shù)研發(fā)人員：盧海剛,盧潔,吳艷麗
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海方快鍋爐有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15