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三維內肋管又稱三維內翅片管,是一種內壁具有三維粗糙結構的強化傳熱管。各種金屬材料的圓管內壁經專用機床切割加工,在圓管內壁上形成排列整齊的翅片和凹槽,形成三維內翅片管,具有對增強管內傳熱效果很好。熱系數可達裸管的1.5~3.5倍;適用于各種管式換熱器,特別有利于管內傳熱阻力大的場合。
管材及內部結構:
在二維內肋管和砂紋粗管的基礎上,研制了三維內翅片管。它是通過專用機床對銅、鋁、鋼等金屬管材進行冷加工而成。該結構位于傳熱管的內壁上。用專用機床壓出許多獨立的齒形翅片。翅片垂直于管壁。管的橫截面呈環狀均勻分布,環狀交錯,導致管內壁在三維方向上的幾何尺寸發生變化,故稱為三維內翅片管。
三維內翅片管強化傳熱機理:
強化傳熱的機理是在流體流動過程中,由于三維肋的存在,肋間加速,加速方向平行于熱邊界層,直接減薄熱邊界層避免二維肋骨。加速度有較大比例的垂直分量,降低了泵的功耗。其次,流體繞著三維肋條流動,在肋條后面形成卡門渦街,將熱流體拉向管壁促進傳熱,而流過二維渦街的流體在肋條后面不能形成肋骨。如果翅片太高,內肋可能會形成回流死區,不利于傳熱。
同時,管內的傳熱面積在三維空間中擴大了約40%。雖然各種傳熱面都有擴大的傳熱面積以增強傳熱,但隨著Re的增加,傳熱增強率降低,而三維由于翅片的作用,內翅片管增強了近流體的壁面擾動,與此相比衰減緩慢,并改變翅片的高度,可以更大程度地控制熱交換。廣西波紋管