[发明专利]换热管、换热器以及换热器在化工领域的应用

说明书

本发明公开了一种换热管（10），所述换热管（1）的直径为D，该换热管（10）中设置有强化传热元件，其中，该强化传热元件包括扭曲片，该扭曲片上具有孔。本发明还提供了包括该换热管的换热器及其在化工领域的应用。通过上述技术方案，本发明的换热管不但可以降低阻力、提高传热系数，以增强了换热器的传热效率，还降低了换热器的结焦速率和结垢速率，并且能够进行水力清焦，还可以在停车条件下进行机械清焦和除垢，保证了工业过程的可实施性。

技术领域

本发明涉及化工领域，具体地，涉及一种具有强化传热功能的换热管和包括该换热管的换热器以及该换热器在化工领域的应用。

背景技术

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。

近年来，对换热器的研究重点主要集中在强化传热上，即在单位时间内使单位传热面积传递尽可能多的热量。强化传热的方式分为主动和被动两种方式。其中，主动的方式需要外力，主要包括机械、表面振动、流体振动、电磁场以及抽吸等方法。由于主动强化传热方式的机理相对复杂，所需投资相对巨大，因此工业应用并不广泛。而被动的方式不需要外力，主要包括扩展表面、表面处理和管内插入物等不同类型的强化传热技术，具体的方式包括增大传热面积，增大平均温度差，增加总的传热系数。其中，增大传热面积主要是通过翅化面、异形面、多空物质结构以及采用小直径热交换管等实现；增大温差则主要通过改变换热流体的温度条件和流动形式来实现；增大流体的总传热系数主要通过提高流体速度，增强流体的扰动，以及及时清理结垢面等方法来实现。

下面对现有技术通常采用的方法进行简要介绍。在现有技术中，一般通过在换热器的换热管设置内肋等方式进行强化传热，内肋的增加不仅增加了换热管的表面积，还能增加管内的湍动动能，例如内翅片管中的翅片形成一般是通过焊接或者是特殊的加工方式来实现的，但由于数量相对较多，尽管能达到较强的强化传热效果，其阻力降相对较大；通过换热管内插入物来强化传热的方式在高雷诺数以及气体条件下使用效果较好，而对于低雷诺数的液相条件下的效果相对较差。

目前较为常用的一种性能较好的强化传热元件是扭曲片，扭曲片通常设置在换热管的中间，利用流体自身的旋转，使流体的边界层变薄，从而达到强化传热的目的。但是，尽管扭曲片的强化传热效果良好，但其无法进行水力清焦，而现有的换热器中有很大一部分是必需进行机械清焦和水力清焦的。

发明内容

本发明的目的是提供一种换热管，该换热管不仅能够提高传热性能，而且便于进行清焦和除垢。

为了实现上述目的，本发明提供一种换热管，所述换热管的直径为D，该换热管中设置有强化传热元件，其中，该强化传热元件包括扭曲片，该扭曲片上具有孔。

优选地，所述换热管中设置有第一强化传热元件、第二强化传热元件、第三强化传热元件、第四强化传热元件和第五强化传热元件中的至少一种，其中，

该第一强化传热元件包括第一扭曲片，所述第一扭曲片具有沿所述换热管的轴向方向从所述第一扭曲片的上侧边至下侧边贯穿形成的竖孔；

该第二强化传热元件包括所述第一扭曲片和设置在所述第一扭曲片之中的第一套管，该第一扭曲片的内边缘与所述第一套管的外表面相连；

该第三强化传热元件包括第二扭曲片，所述第二扭曲片具有贯穿所述第二扭曲片的表面而形成的边缘闭合的横孔；

该第四强化传热元件包括在横截面上相互垂直设置的所述第一扭曲片和/或第二扭曲片；

该第五强化传热元件包括在横截面上相互垂直设置的两个所述第一扭曲片和设置在该两个第一扭曲片之中的第二套管，该两个第一扭曲片中至少一个的内边缘与所述第二套管的外表面相连。