内螺旋高通量管重沸器的制作方法

本实用新型涉及一种重沸器，尤其涉及一种内螺旋高通量管重沸器。

背景技术：

重沸器是管壳式热交换器中的一种重要类型，在石油和化工生产中用以实现介质的全部或部分沸腾传热，应用广泛。因此，提高重沸器的沸腾传热效果对提高装置的运行质量，降低单位产品的成本具有十分积极的作用。目前工业领域的重沸器使用的换热管大部分为光管，其外表面为平滑的整体表面，由于光管产生气泡的核心是原有的表面缺陷处，而光管表面粗糙度比较小，气泡曲率半径也比较小，需要较高的过热度才能生成气泡。而沸腾传热的速率与传热面产生气泡的速率密切相关，所以在光管沸腾传热过程中，传热效率低。

近年来，为增强沸腾传热效果，各工程机构及制造厂以光管为基础，研究出多种多样的强化传热管，如轧槽管、翅片管、螺纹管、横纹管等等。理论上讲这些强化传热管都能起到强化传热的目的，但由于毛细作用及表面张力的影响，流动介质会不同程度地滞留在管壁的几何凹槽处，从而影响传热效率，有时甚至不如光管的沸腾传热效果好。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出一种内螺旋高通量管重沸器，通过换热管外表面的金属多孔层和内表面的内螺纹可以加快壁面与介质的热量传递，强化管内传热系数、提高管内传热效率。

本实用新型所述的内螺旋高通量管重沸器包括重沸器本体，重沸器本体内设有换热管，换热管两端与管板连接，所述换热管包括顺次连接的入口光管段、中间管体、出口光管段，所述中间管体外表面设有金属多孔层，中间管体内表面设置内螺纹。

中间管体外表面分布有采用粉末烧结的方法生成的金属多孔层。通常管外是低温液态介质，管内是高温介质。在沸腾传热的过程中，换热管外表面的金属多孔层形成大量的人造汽化核心，极大加速了气泡成核的速度。相互连通的多孔层在气泡长大和逸出的同时，因虹吸作用，加速了局部液体的搅动，产生整体对流传热。同时表面多孔层增大了传热面积，提高了沸腾传热的效率。

换热管内表面分布有内螺纹。管内介质流动时受螺旋槽纹的引导使靠近壁面的部分流体顺槽旋流，这有利于减薄边界层厚度；还有一部分流体顺壁面轴向流动，通过螺旋槽纹凸起处便产生轴向旋涡，这可引起边界层分离及边界层中流体质点，从而可以加快由壁面至流体主体的热量传递，提高管内传热效率。

所述的，金属多孔层厚度为0.10mm-0.30mm。

所述的，金属多孔层孔隙率为30％-70％。

所述的，内螺纹螺距为12mm-14mm。其内牙深度可取值0.5-2.0mm。

本实用新型的有益效果是：

1.换热管的传热系数高，由于沸腾始终保持在泡核沸腾状态，沸腾给热系数为光管的3-8倍，从而大幅度的提高了设备的总传热系数。

2.换热管的传热温差小。由于液体是以薄膜形式传热和汽化，在相同热负荷下传热温度仅为普通表面的1/4-1/7，在0.6-1.0℃传热温差下即可开始沸腾。

3.换热管的临界热负荷高。多孔表面管的临界热负荷比光管高1.5-2.0倍。

4.换热管的防结垢能力强。由于是多孔表面管，流体在多孔表面的循环量为光管的10-15倍。大量的液体循环对换热管表面起到清洗作用，因而有比光管更强的抗污特性，不易结焦。

5.换热管的性价比高。由于提高了传热效率，减小了设备体积，在降低设备投资的同时也减少了相应得的建设费用，体现出较高的性价比。

6.强化沸腾。沸腾传热的速率与传热面产生气泡的速率密切相关，普通光管表面产生气泡的核心是原有的表面缺陷处。内螺旋高通量管表面覆盖着一层金属多孔层，形成大量的人造汽化核心，极大加速了气泡成核的速度。相互连通的多孔层在气泡长大和逸出的同时，因虹吸作用，加速了局部液体的搅动，产生整体对流传热。同时表面多孔层增大了传热面积，提高了沸腾传热的效率。在沸腾传热过程中，液体的过热是相变的必要条件之一。普通光管表面粗糙度比较小，气泡曲率半径也比较小，需要较高的过热度才能生成气泡。而内螺旋高通量管可以降低沸腾所需的过热度，能在很小的壁面过热度下产生剧烈的核状沸腾，产生沸腾所需的壁面过热度只相当于光管的1/7-1/8。

附图说明

图1是一种实施例结构示意图；

图2是换热管结构示意图；

图3是换热管换热原理示意图；

图中：1、重沸器本体；2、换热管；2.1、入口光管段；2.2、中间管体；2.3、出口光管段；3、金属多孔层；4、内螺纹。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1-3所示，本实用新型所述的内螺旋高通量管重沸器，包括重沸器本体1，重沸器本体内设有换热管2，换热管2两端与管板连接，所述换热管包括顺次连接的入口光管段2.1、中间管体2.2、出口光管段2.3，所述中间管体2.2外表面设有金属多孔层3，中间管体2.2内表面设置内螺纹4；所述金属多孔层3厚度为0.10mm-0.30mm；所述金属多孔层3孔隙率为30％-70％；所述内螺纹4螺距为12mm-14mm。其内牙深度可取值1.0mm。入口光管段2.1和出口光管段2.3连接管板时，其长度按管板厚度加30mm。

中间管体2.2外表面分布有采用粉末烧结的方法生成的金属多孔层3。通常管外是低温液态介质，管内是高温介质。在沸腾传热的过程中，换热管2外表面的金属多孔层3形成大量的人造汽化核心，极大加速了气泡成核的速度。相互连通的多孔层在气泡长大和逸出的同时，因虹吸作用，加速了局部液体的搅动，产生整体对流传热。同时表面多孔层增大了传热面积，提高了沸腾传热的效率。换热管2内表面分布有内螺纹4。管内介质流动时受螺旋槽纹的引导使靠近壁面的部分流体顺槽旋流，这有利于减薄边界层厚度；还有一部分流体顺壁面轴向流动，通过螺旋槽纹凸起处便产生轴向旋涡，这可引起边界层分离及边界层中流体质点，从而可以加快由壁面至流体主体的热量传递，提高管内传热效率。

本实用新型的使用过程如下所述：换热管内高温介质流经换热管时，换热管外表面的金属多孔层可加大换热管管外介质的循环量，并在金属多孔层表面形成大量的人造汽化核心，加速气泡成核的速度，相互连通的多孔层在气泡长大和逸出的同时，因虹吸作用，加速了局部液体的搅动，产生整体对流传热，表面多孔层增大了传热面积，提高了沸腾传热的效率。同时由于换热管内表面的内螺纹，管内介质流动时受螺旋槽纹的引导使靠近壁面的部分流体顺槽旋流，这有利于减薄边界层厚度；还有一部分流体顺壁面轴向流动，通过螺旋槽纹凸起处便产生轴向旋涡，这可引起边界层分离及边界层中流体质点，从而可以加快由壁面至流体主体的热量传递，提高管内传热效率。这样管内管外可同时进行强化传热，提高了设备总的传热系数。

当然，上述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定对本实用新型的实施例范围。本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本实用新型的专利涵盖范围内。

技术特征：

1.一种内螺旋高通量管重沸器，包括重沸器本体(1)，重沸器本体内设有换热管(2)，换热管(2)两端与管板连接，其特征在于：所述换热管包括顺次连接的入口光管段(2.1)、中间管体(2.2)、出口光管段(2.3)，所述中间管体(2.2)外表面设有金属多孔层(3)，中间管体(2.2)内表面设置内螺纹(4)。

2.根据权利要求1所述的内螺旋高通量管重沸器，其特征在于：所述金属多孔层(3)厚度为0.10mm-0.30mm。

3.根据权利要求2所述的内螺旋高通量管重沸器，其特征在于：所述金属多孔层(3)孔隙率为30％-70％。

4.根据权利要求1或3所述的内螺旋高通量管重沸器，其特征在于：所述内螺纹(4)螺距为12mm-14mm。

技术总结
本实用新型涉及一种重沸器，尤其涉及一种内螺旋高通量管重沸器。本实用新型通过换热管外表面的金属多孔层和内表面的内螺纹可以加快壁面与介质的热量传递，强化管内传热系数、提高管内传热效率。本实用新型所述的内螺旋高通量管重沸器包括重沸器本体，重沸器本体内设有换热管，换热管两端与管板连接，所述换热管包括顺次连接的入口光管段、中间管体、出口光管段，所述中间管体外表面设有金属多孔层，中间管体内表面设置内螺纹。

技术研发人员：王丹丹;周金秀;康海燕;李顺亮
受保护的技术使用者：山东美陵化工设备股份有限公司
技术研发日：2019.07.09
技术公布日：2020.04.21