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三维内肋管又称三维内翅片管,是一种内壁具有三维粗糙结构的强化传热管。各种金属材料的圆管内壁经专用机床切割加工,在圆管内壁上形成排列整齐的翅片和凹槽,形成三维内翅片管,具有对增强管内传热效果很好。热系数可达裸管的1.5~3.5倍;适用于各种管式换热器,特别有利于管内传热阻力大的场合。
管材及内部结构:
在二维内肋管和砂纹粗管的基础上,研制了三维内翅片管。它是通过专用机床对铜、铝、钢等金属管材进行冷加工而成。该结构位于传热管的内壁上。用专用机床压出许多独立的齿形翅片。翅片垂直于管壁。管的横截面呈环状均匀分布,环状交错,导致管内壁在三维方向上的几何尺寸发生变化,故称为三维内翅片管。
三维内翅片管强化传热机理:
强化传热的机理是在流体流动过程中,由于三维肋的存在,肋间加速,加速方向平行于热边界层,直接减薄热边界层避免二维肋骨。加速度有较大比例的垂直分量,降低了泵的功耗。其次,流体绕着三维肋条流动,在肋条后面形成卡门涡街,将热流体拉向管壁促进传热,而流过二维涡街的流体在肋条后面不能形成肋骨。如果翅片太高,内肋可能会形成回流死区,不利于传热。
同时,管内的传热面积在三维空间中扩大了约40%。虽然各种传热面都有扩大的传热面积以增强传热,但随着Re的增加,传热增强率降低,而三维由于翅片的作用,内翅片管增强了近流体的壁面扰动,与此相比衰减缓慢,并改变翅片的高度,可以更大程度地控制热交换。广西波纹管