简介

螺旋槽管亦称螺旋槽纹管，是一种优良的双面强化换热管，对管内单相流体的换热过程有着显著的强化作用。特别是现今节能与环保的问题日益突出，如何提高同轴换热器的换热效率，减少能量传递过程的不可逆损失，更合理和有效地利用能源，成为了一个非常重要的课题。螺旋槽管分为螺旋槽管直管及盘旋螺旋管。学者对其换热机理比较一致的看法是：一方面由于螺旋槽的引导作用加强了径向扰动；另一方面，发生了绕流脱体，形成回流区，在再附点处换热最强，同时由于流体的旋转和脱体使得摩擦阻力增大。当换热加强时摩擦阻力系数也随之升高，换热性能的提升有利于减少热传递过程的火用损因此有利于减少对高品位能的消耗，但是摩擦阻力系数提升的同时也增加泵功率，从而增大了能量损失。流体在管内的流动很复杂，评价其性能需综合考虑流动阻力与换热特性两方面，在前人的基础上考虑管内流动和传热两方面推导了螺旋槽管的性能评价准则，得出了管的性能系数（PEC），并根据评价准则对比两组螺旋槽管直管和盘旋螺旋管的性能，分析槽深和螺距对螺旋槽管性能的影响。

螺旋槽管的工作原理

螺旋槽管，就是普通换热管经轧制或用其它加工方法在其内外表面形成螺旋槽道的一种高效换热管形。流体在管内流动时受螺旋槽纹的引导，靠近壁面的部分流体顺槽旋转；另一部分流体顺壁面沿轴向流动时，螺旋形的凸起也使流体产生周期性的扰动。前一种作用有利于减薄流体边界层；后一种作用引起边界层中流体质的扰动，因而可以加快壁面至流体主体的热量传递。两种作用综合作用的结果，使管内换热效果得到加强。管外的强化传热主要体现在冷凝过程，当壳程有冷凝相变时，螺旋槽成为排泄凝液的通道，可使凹槽两边的冷凝液膜减薄，从而减少热阻，提高冷凝给热系数。

螺旋槽管的特点

⑴管内管外可同时强化传热。

⑵加工成本低

⑶适用面广。对管内外介质的蒸发、冷凝、气态流传热、液态流传热均有强化作用。

螺旋槽管结构参数

四头、六头及八头螺旋槽管的实物截面图

螺旋槽管分为单头螺旋槽管及多头螺旋槽管多头螺旋槽管一般有四头、六头及八头，图 2 为四头、六头及八头螺旋槽管的实物截面图。

图 3 给出了单头螺旋槽管的截面结构示意图，螺旋槽管几何特征包括：内径 di、槽深 e 及螺距 p。

很多文献认为 e/di、p/di 是影响螺旋槽管换热性能的主要参数。通过对实验数据的分析认为p/di=0.5～0.75，e/di≤0.054 的单头螺旋槽管传热效果最好。对于六头螺旋槽管而言，流体在流经一个周期或螺距过程中要经历 6 道凸起，而在任意截面上也分布有 6 个凸起，所以本文采用 e/Ndi 和 p/Ndi 作为多头螺旋槽管的特征参数，

编号 e/Ndi p/Ndi 槽深 e（mm） 螺距 p（mm） 内径 di（mm） 计算长度mm）

1 0.03 0.2944 5 50 28.3 10502 0.03 0.4122 5 70 28.3 1050

3 0.03 0.59 5 100 28.3 10504 0.02 0.2944 3.4 50 28.3 10505 0.02 0.4122 3.4 70 28.3 1050

6 0.02 0.6184 3.4 105 28.3 1050

7 0.01 0.206 1.7 35 28.3 10508 0.01 0.4122 1.7 70 28.3 10509 0.01 0.6184 1.7 105 28.3 1050

10 0.03 0.2944 5 50 28.3 691