一种圆形90度减阻弯头及管道的制作方法

本发明属于管道局部构件降阻，具体涉及一种圆形90度减阻弯头及管道。

背景技术：

1、建筑行业在全球能源消耗中占据着相当大的比例，大约40％的能源被用于建筑领域，同时也贡献了约28％的碳排放，成为全球变暖的主要推手，这一现象背后的原因包括建筑结构的不合理设计和传统能源消耗模式的使用。因此，采用节能低碳的建筑技术来减少能源消耗和温室气体排放至关重要。而为了创造健康、舒适和安全的建筑环境，需要有大量的水、空气和燃气等资源输入到建筑中，建筑输配系统的能耗则占据了建筑能源消耗的30％以上。

2、建筑输配系统的能耗主要源于局部构件，如弯头、三通和变径等，它们产生的阻力导致了水泵和风机的能耗增加。因此，急需对这些局部构件进行优化，特别是相对常见的圆形90度弯头，以减小管道输配系统的阻力，从而降低能源消耗。

3、目前，常见的圆形90度弯头减阻方式为在弯头构件中加装导流叶片，其原理在于将弯头内部大的涡旋分解为小的涡旋，从而减小圆形90度弯头构件的流动阻力。然而，添加导叶片不仅耗费材料，还增加了施工安装难度，最主要是导叶片自身容易磨损或者掉落，会降低流体输配系统运行的稳定性。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种圆形90度减阻弯头及管道，解决了管道内流体耗能增加的问题，同时无需加装导叶片，施工安装简单且无需耗费材料，一体成型，避免现有加装导叶片弯头使用过程中稳定性不佳的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括：

3、一种圆形90度减阻弯头，减阻弯头进口和减阻弯头出口为等圆且相互垂直，垂直于减阻弯头轴线中点的切线的截面为椭圆；椭圆的长轴为l1、椭圆的短轴为l2，且椭圆的长轴同时垂直于减阻弯头进口的轴线和减阻弯头出口的轴线、椭圆的短轴同时平行于减阻弯头进口的轴线和减阻弯头出口的轴线；椭圆的圆心向减阻弯头轴线的圆心方向偏心l3。

4、优选的，减阻弯头进口和减阻弯头出口的直径均为d，l1/d＝1.08-1.13，l2/d＝0.90-0.95，l3/d＝0.08-0.11。

5、优选的，l1/d＝1.11。

6、优选的，l2/d＝0.93。

7、优选的，l3/d＝0.10。

8、优选的，d的取值为20mm-200mm。

9、优选的，d的取值为80mm。

10、优选的，圆形90度减阻弯头内的雷诺数re取值为1.0×105——2.4×105。

11、优选的，圆形90度减阻弯头内的雷诺数re取值为1.2×105。

12、一种管道，包括两个相互垂直的管路，管路为两端开口的空心圆柱，还包括设在两个管路相邻端口间的弯头，弯头为本申请公开的圆形90度减阻弯头，减阻弯头端口与管路端口的结构相匹配，且减阻弯头内腔与两个管路内腔连通。

13、与现有技术相比，本发明的优点为：

14、(1)一种圆形90度减阻弯头，通过对弯头结构的优化，使用时当流体通过弯头时，降低了弯头内流场的能量耗散以减小阻力，减阻率可达18％-25％，有效降低由于圆形弯头这种局部构件的阻力带来的能耗问题，结构简单无需加装导叶片，施工安装简单且无需耗费材料，一体成型，稳定性俱佳。

15、(2)一种圆形90度减阻弯头及管道，在不同流体介质下都具有良好的减阻效果，适用于各种流体介质。

技术特征：

1.一种圆形90度减阻弯头，减阻弯头进口和减阻弯头出口为等圆且相互垂直，其特征在于，垂直于所述减阻弯头轴线中点的切线的截面为椭圆；

2.如权利要求1所述的圆形90度减阻弯头，其特征在于，所述减阻弯头进口和减阻弯头出口的直径均为d，l1/d＝1.08-1.13，l2/d＝0.90-0.95，l3/d＝0.08-0.11。

3.如权利要求2所述的圆形90度减阻弯头，其特征在于，l1/d＝1.11。

4.如权利要求2所述的圆形90度减阻弯头，其特征在于，l2/d＝0.93。

5.如权利要求2所述的圆形90度减阻弯头，其特征在于，l3/d＝0.10。

6.如权利要求1-5任一所述的圆形90度减阻弯头，其特征在于，d的取值为20mm-200mm。

7.如权利要求6所述的圆形90度减阻弯头，其特征在于，d的取值为80mm。

8.如权利要求7所述的圆形90度减阻弯头，其特征在于，圆形90度减阻弯头内的雷诺数re取值为1.0×105——2.4×105。

9.如权利要求7所述的圆形90度减阻弯头，其特征在于，圆形90度减阻弯头内的雷诺数re取值为1.2×105。

10.一种管道，包括两个相互垂直的管路(0)，所述管路(0)为两端开口的空心圆柱，其特征在于，还包括设在两个管路(0)相邻端口间的弯头(1)，所述弯头(1)为权利要求1-9任一所述的圆形90度减阻弯头，所述减阻弯头(1)端口与管路(0)端口的结构相匹配，且减阻弯头(1)内腔与两个管路(0)内腔连通。

技术总结
一种圆形90度减阻弯头及管道，减阻弯头进口和减阻弯头出口为等圆且相互垂直，垂直于减阻弯头轴线中点的切线的截面为椭圆；椭圆的长轴为L1、椭圆的短轴为L2，且椭圆的长轴同时垂直于减阻弯头进口的轴线和减阻弯头出口的轴线、椭圆的短轴同时平行于减阻弯头进口的轴线和减阻弯头出口的轴线；椭圆的圆心向减阻弯头轴线的圆心方向偏心L3。降低了弯头内流场的能量耗散以减小阻力，减阻率可达18％‑25％，有效降低由于圆形弯头这种局部构件的阻力带来的能耗问题，结构简单无需加装导叶片，施工安装简单且无需耗费材料，一体成型，稳定性俱佳。

技术研发人员：田奥,高然,王双峰,李安桂,邹伟伟,杨长青,张威
受保护的技术使用者：西安建科优能科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29