为什么水冷壁要用内螺纹管?内螺纹管为什么用在高负荷区域?
内螺纹管抑制膜态沸腾、推迟传热恶化的机理:工质受到螺纹的作用产生旋转,增强了管子内壁面附近流体的扰动,使水冷壁管内壁面上产生的汽泡可以被旋转向上运动的液体及时带走,而水流受到旋转力的作用紧贴内螺纹槽壁面流动。从而避免了汽泡在管子内壁面上的积聚所形成的“汽膜”,保证了管子内壁面上有连续的水流冷却。
与光管对比,螺纹管内螺纹一方面可使流体旋转,另一方面内肋片又加大了管内换热面积,有利于增强传热或降低壁温。管内液体流过螺纹管会形成漩涡和强烈的扰动,从而强化了传热,热传导能力增加20-30%。
水冷壁四周采用了内螺纹管,可以使水冷壁中的质量流速降低(因阻力较光管增加,具体数值与螺纹数有关。有资料说的内螺纹铜管与光的比较,阻力增加了20%-50%),流量减少,在吸热量不变的情况下,产汽量增加了,循环倍率就小了。或者可以这样简单理解,在其他条件不变时,水冷壁由于热传导能力增强,吸热量增加,产汽量增加了,循环倍率就小了。
钢管分为 无缝钢管和焊接钢管。无缝钢管生 产过程是将实心管坯或钢锭穿成空 心的毛管,然后再将其轧制成所要 求尺寸的钢管。采用的穿孔和轧管 方法不同,就构成了生产无缝钢管 的不同方法。焊接钢管生产过程是 将管坯(钢板或带钢)弯曲成管状, 再把缝隙焊接起来成为钢管。因采 用的成型和焊接方法不同,就构成了生产焊接钢管的不同方法。
螺纹管又称低肋管,主要是靠管外肋化(肋化系数为2-3)扩大传热面积,一般用于管内给热系数比管外给热系数大1倍以上的场合。对于管外冷凝及沸腾,由于表面张力作用,也有较好的强化作用。
内螺纹管工作原理
工质在管内受热蒸发过程中,随着热负荷的增大,原先为核态沸腾的工况因水不能及时补进壁面而转变为膜态沸腾,此时壁面与蒸汽膜相接触,放热系数急剧下降,管子得不到良好冷却而使管壁温度急剧上升,造成受热面过热而烧损。防止膜态沸腾传热恶化的关键是要使管内壁上的环状水膜的水能得到及时补充,而水源就是中心汽流中的水滴。要使中心汽流中的水滴沉积到水膜上一般有两种方法,一是利用水滴本身的惯性力,这就需要提高汽流的紊流度,通常依靠增加流体流速来实现,这会使流道阻力增加。另一种方法是在流速不高的情况下利用离心力使水滴到达管壁。内螺纹管就是采用了后一种方法。
工质在内螺纹管内流动时在螺旋上升的内螺纹作用下产生旋转,汽流中的水滴便在离心力的作用下不断向管壁靠近,最后到达管壁而使水膜得到补充。另外,内螺纹矩形凹槽中的水膜因三向黏附力作用也不易被汽流带走,使水膜得以持续保持,不被立即蒸干。当然,内螺纹另一方面还增加了管内流体的紊流,提高了对流放热系数,使传热得以强化,管壁得到好的冷却。