同軸套管的優(yōu)勢初探

1、同軸套管的優(yōu)勢初探白俊文石景禎趙凱凱（杭州沈氏換熱器有限公司）摘要：作為近年來發(fā)展的高效換熱技術(shù)之一同軸換熱器，其核心部件為內(nèi)管即：螺旋槽紋管。國內(nèi)外對該高效換熱管型，雖有一定的技術(shù)研究，但研究的深度與廣度，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)際應(yīng)用的需求。筆者所在單位，作為最先使用該先進(jìn)技術(shù)的公司之一，對該管型做了大量的試驗(yàn)，已有一定的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。在此根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)把對該換熱管的粗淺研究資料，介紹給業(yè)內(nèi)同仁，算是拋磚引玉，希冀與有識之士共同提高。關(guān)鍵詞：高效換

2、熱器；同軸換熱器；螺旋槽紋管；強(qiáng)化傳熱。ResearchesontheadvantagesofcoaxialtubeBaijunwenShijinzhenZhaokaikaiABSTRACTAsoneofthedevelopmentofefficientheatexchangingtechnologyinrecentyearscoaxialheatexchangershaveitscecomponentscalledspirallycr

3、ugatedtube.althoughtherearecertaintechniquesaboutthishighefficiencyheattransferpipetypebutthedepthbreadthofthestudyisfarlessthantheactualapplicationneeds.Theauthganizationasoneofthefirsttousetheadvancedtechnologycompanie

4、shasdonelotsoftestwithitgotacertaindegreeofexperience.Accdingtothetestdataoftubesonthesuperficialresearchtheadvantagesoftubesareintroducedtocolleaguesintheindustryhere.Itisonlyacatalysthopeinsighttoimprove.Keywdshighperf

5、manceheatexchangerscoaxialheatexchangersspirallycrugatedtubeenhancedheattransfer隨著科學(xué)技術(shù)的提高，人們對生活品質(zhì)的追求目標(biāo)日益高漲；而工業(yè)革命所帶來對環(huán)境的負(fù)面影響，也越來越顯現(xiàn)在現(xiàn)代人面前。一邊是生活的舒適與便捷，另一邊是日漸惡劣的居住環(huán)境，于是“節(jié)能環(huán)保”日漸成為時(shí)代的最強(qiáng)音。作為工業(yè)基礎(chǔ)產(chǎn)品之一的換熱器，當(dāng)然也不例外，雖然提高性能的腳步，在業(yè)內(nèi)從來沒

6、有停止過，但傳熱強(qiáng)化在今天就尤為迫切與急需。尤其是上世紀(jì)90年代以后，各種措施與手段更是突飛猛進(jìn)，層出不窮。如主動(dòng)強(qiáng)化技術(shù)中的機(jī)械方法、表面振動(dòng)、流體振動(dòng)、外加電磁場、引射與虹吸；被動(dòng)強(qiáng)化技術(shù)中的擴(kuò)展表面、表面涂層處理、表面粗糙處理、插入式流體置換元件、旋轉(zhuǎn)流場技術(shù)、表面張力與添加物等技術(shù)與措施。這些技術(shù)手段，有許多已經(jīng)使用在現(xiàn)今的產(chǎn)品上，實(shí)例不勝枚舉，仔細(xì)體會(huì)一下我國制冷空調(diào)產(chǎn)品的變化，就可窺全貌。同軸套管就是這些強(qiáng)化傳熱技術(shù)中，性能

7、高效而又商業(yè)化成功的典范。其核心部件是其內(nèi)管即：螺旋槽紋管，該管型是在原有螺旋槽管的基礎(chǔ)上，與常規(guī)的螺旋波紋管（伸縮軟管）交叉研究后的產(chǎn)物。比前者換熱效率更高，又兼有后者能在一定范圍內(nèi)伸縮的優(yōu)勢。不僅耐受振動(dòng)、壓力波動(dòng)、冷熱交替沖擊等機(jī)械外力，而且具有自潔凈功能，在一定條件下可以自動(dòng)除去附著在其表面的塵垢。更重要的是她的出現(xiàn)，由于其結(jié)構(gòu)特征保證了水側(cè)實(shí)際上除了以上結(jié)構(gòu)參數(shù)外，還有螺旋槽頭數(shù)、管外徑、管內(nèi)最小通徑、螺旋筋傾角（沿螺旋升角，

8、螺旋筋偏離法線的角度）、表面平均筋寬與平均槽寬（或最大最小筋寬與槽寬）及代替上圖中R、r、α組合的螺旋槽型線組成各參數(shù)值組合。左圖為雙壁型螺旋槽紋管的截面實(shí)際圖，可見組成螺旋槽型線的各曲（直）線段，是復(fù)雜多變的。2、各參數(shù)對傳熱與阻力及其承壓強(qiáng)度的影響迄今為止國內(nèi)外公開發(fā)表的資料中，絕大多數(shù)是對螺旋槽管（低槽深，槽深與外徑的比值小于0.1）的研究結(jié)果，但對于螺旋槽紋管（高槽深螺旋槽管）的實(shí)驗(yàn)與理論研究，還比較少見。左圖為該管型常規(guī)使用的

9、圖示與管內(nèi)FLUENT軟件模擬的結(jié)果圖示。該管型大多數(shù)使用情況為，制冷劑在管外，載冷劑在管內(nèi)。根據(jù)我們大量測試的數(shù)據(jù)，冷凝器的凝結(jié)換熱強(qiáng)化效果優(yōu)異；蒸發(fā)溫度若高于5度時(shí)，沸騰換熱強(qiáng)化也比較明顯；低于5度時(shí)，換熱系數(shù)衰減較大，但也大大高于光管。2.1強(qiáng)化傳熱機(jī)理分析從特有結(jié)構(gòu)而言，螺旋槽紋管將2側(cè)流體由光管內(nèi)的一維流動(dòng)變?yōu)?維＋無數(shù)渦流擾動(dòng)的多維流動(dòng)，同時(shí)兼具了擴(kuò)展表面、表面粗糙處理、旋轉(zhuǎn)流場與流體微振動(dòng)4種傳熱強(qiáng)化技術(shù)，使得當(dāng)量傳熱系數(shù)

10、成倍增加。從流動(dòng)的傳熱強(qiáng)化而言，目前公認(rèn)的是至少有2種流動(dòng)方式在起主要作用。一種是螺旋槽對其附近流體流動(dòng)的限制作用，使流體沿槽道產(chǎn)生附加的螺旋運(yùn)動(dòng)。這樣在螺旋運(yùn)動(dòng)與橫向直線運(yùn)動(dòng)的交界處，發(fā)生劇烈的渦流混合，使傳熱邊界層得到撕裂甚至破壞；另外還提高了進(jìn)壁處流體與管壁間的相對運(yùn)動(dòng)速度，同時(shí)減薄了在失而復(fù)得中循環(huán)的傳熱邊界層，綜合提高了傳熱速率。一種是螺旋槽導(dǎo)致的形體阻力，相當(dāng)于人工粗糙表面的作用。在橫肋的前后，產(chǎn)生逆向壓力梯度，使傳熱邊界層