一种强化传热的低阻力管内插件中空立交盘

摘要

本发明涉及一种强化传热的低阻力管内插件——中空立交盘。所述中空立交盘由2n(n为大于或等于2的偶数)个空间曲面薄片依次顶顶相连底底相连并首尾环接构成，中空立交盘将管截面分为区和周边区，流体流经中空立交盘时2n个空间曲面薄片引导周边区流体和部分区流体交叉换位，彻底剥除边界层，以很低的阻力代价获取甚高的传热强化比。该中空立交盘可用于强化湍流条件下流体传热如改善乙烯裂解炉工况，亦可用于流体混合。

主权项

1、一种强化传热的低阻力管内插件——中空立交盘，其特征在于由2n个空间曲面薄片依次顶顶相连底底相连并首尾环接构成，所述2n个空间曲面由A1、A2、…、Ai、…An-1、An、B1、B2、…、Bi、…、Bn-1、Bn和a1、a2、…、ai、…、an-1、an、b1、b2、…、bi、…、bn-1、bn共4n个点连成，其中A1、A2、…、Ai、…An-1、An和B1、B2、…、Bi、…、Bn-1、Bn共2n个点分布在半径为R的圆柱面上，R等于容纳中空立交盘的管内径；a1、a2、…、ai、…、an-1、an、b1、b2、…、bi、…、bn-1、bn共2n个点分布在半径为r的圆柱面上，R和r的差值即为边界层剥离深度；其中n为等于或大于2的偶数；i序列的点坐标为$\left\{\begin{array}{c}x\left(A_i\right)=R\cos \frac{i-1}{n}\pi \\ y\left(A_i\right)=R\sin \frac{i-1}{n}\pi \\ z\left(A_i\right)=\frac{H}{2}\end{array}\right.$ $\left\{\begin{array}{c}x\left(B_i\right)=R\cos \frac{2i-1}{2n}\pi \\ y\left(B_i\right)=R\sin \frac{2i-1}{2n}\pi \\ z\left(B_i\right)=-\frac{H}{2}\end{array}\right.$ $\left\{\begin{array}{c}x\left(a_i\right)=r\cos \frac{i-1}{n}\pi \\ y\left(a_i\right)=r\sin \frac{i-1}{n}\pi \\ z\left(a_i\right)=\frac{h}{2}\end{array}\right.$ $\left\{\begin{array}{c}x\left(b_i\right)=r\cos \frac{2i-1}{2n}\pi \\ y\left(b_i\right)=r\sin \frac{2i-1}{2n}\pi \\ z\left(b_i\right)=-\frac{h}{2}\end{array}\right.$ 式中H为中空立交盘外缘高度，h为中空立交盘内缘高度，h＞H；在外圆柱面上，顺序连接A1、B1、A2、B2、…Ai、Bi、…An-1、Bn-1、An、Bn、A1各点，形成封闭的空间曲线；在内圆柱面上，顺序连接a1、b1、a2、b2、…ai、bi、…an-1、bn-1、an、bn、a1各点，形成封闭的空间曲线；空间曲线段AiBi、BiAi+1和aibi、biai+1为圆柱螺旋线段或其它形状；将两封闭空间曲线各对应段连成空间曲面，AiBi和aibi连成曲面AiaibiBi，AiBi是曲面外缘，aibi是曲面内缘，Aiai是曲面顶端，Bibi是曲面底端；BiAi+1和biai+1连成曲面Bibiai+1Ai+1，BiAi+1是曲面外缘，biai+1是曲面内缘，Bibi是曲面底端，Ai+1ai+1 是曲面顶端；曲面Bibiai+1Ai+1和曲面ai+1Ai+1Bi+1bi+1组成下端开口通道，曲面AiaibiBi和曲面bi BiAi+1ai+1组成上端开口通道。