[發明專利]一種低流速流態化清洗式水平列管傳熱設備系統

無效

• 申請號: 200710034907.X
• 申請日: 2007-05-11
• 公開（公告）號: CN101303212A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 俞天蘭;彭德其;李群松;蔣少青;俞秀民;俞天翔;吳金香;支校衡;劉桂英;吳琦華
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: F28F13/00
• 分類號: F28F13/00;F28G1/12;F28D7/10;F28D7/16
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技術領域

本發明涉及一種低流速流態化清洗式水平列管傳熱設備系統，涉及臥式列管傳熱設備管內傳熱強化和污垢的在線清洗。它適用于含水平傳熱管的各種列管式傳熱設備，如傳熱設備、冷凝器、蒸發器等。

背景技術

應用于水平傳熱管內傳熱強化及其污垢在線清洗的現有技術有多種。在較高流速工況下應用的有自轉塑包螺旋線技術(ZL2004200351029，傳熱管內污垢在線自動清洗的流體動力塑包螺旋線，2005.2.20.)、自轉塑料光滑扭帶技術(俞天蘭、彭德其、俞秀民等，汽輪機冷凝器自轉塑料紐帶自動在線連續除垢防垢技術研究.現代化工，2002，(6)44-46)，在中低流速工況下應用的有自轉塑料斜齒扭帶技術(彭德其、劉桂英等，一種新型傳熱管自動清洗用強化斜齒扭帶研究，輕工機械，2003，(2)：84-85)。這些流體動力自轉清洗技術的主要不足有四點：一是為了清洗元件依靠熱流體動力自轉，對流速大小要求較高；二是結構比較復雜，設備費較高；三對硬垢的清洗能力較低，并且自身磨損較快；四是污垢清洗的均勻性不夠好。水平管內流態化技術清洗硬垢的能力強，均勻性也好，但是在要求流道內有2m/s以上的高流速(ZL93233428.8，管內循環流態化傳熱設備[P]，1994.4.1，)，而且運行時無傳熱強化功能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有流體動力自轉連續扭帶類清洗技術存在的四方面問題：硬垢清洗難、設備費較高，同時解決現有的水平管內流態化清洗無傳熱強化功能和流速要求高的兩大問題，提出一種低流速流態化清洗式水平列管傳熱設備系統，傳熱強化效果較好，并且能在0.45m/s的較低流速下在線、均勻地清洗硬垢軟垢，可靠性高，成本低廉，可以廣泛地應用于含水平傳熱管或含水平傳熱流道結構的各種列管式傳熱設備，如傳熱設備、冷凝器、蒸發器等等。

本發明的技術方案為：一種低流速流態化清洗式水平列管傳熱設備系統，由傳熱管、螺旋線、循環槽、粒子、進出管線等組成。在傳熱設備的每根傳熱管內設置有與傳熱管大體等長的螺旋線，螺旋線的尺寸主要按傳熱強化與流體阻力要求設計，螺旋線的直徑d可以在1～6mm范圍，螺距T與傳熱管內徑d_i的比值(T/d_i)在1.00～2.5范圍，外徑D與傳熱管內徑d_i的比值(D/d_i)在0.75～0.98范圍。在傳熱設備與循環槽之間的的進口管、出口管線、流化液管的水平段管內也設有螺旋線，螺旋線的尺寸主要按防止粒子沉積的可靠性要求和低阻力兩原則設計，螺旋線的直徑d可以在2～8mm范圍，螺距T與這些管內徑d_i的比值(T/d_i)在1.25～3.5范圍，外徑D與傳熱管內徑d_i的比值(D/d_i)在0.90～0.98范圍，主要依據流速大小取值，流速愈高，取值愈大。螺旋線可以是鋼絲螺旋線，也可以是外面塑包的鋼絲螺旋線。循環槽分為上下兩部分，循環槽的下部設計有流態化液配制管，經過連通閥連通。循環槽與傳熱設備的管程液體進出管線連通，清洗操作通過三通閥的切換實現。運行時，傳熱管內螺旋線是對流傳熱的強化元件，可以使管內側給熱系數提高50％左右。管內污垢需要清洗時，管程液體經過粒子循環槽的流態化液配制管，自動配制成含有一定粒子濃度的旋液流態化液體以后，再通入傳熱設備的各傳熱管內。由于固體粒子的密度比液體大得多，原先在水平傳熱管內會自發地向橫截面的下部沉降，導致橫截面粒子濃度的上稀下濃和清洗效果的不均勻性。但是，傳熱管內設置螺旋線以后，管內液體由原先的單一軸向流動，改為螺旋線流。螺旋線流動的周向分速度將下沉的粒子推向上方，有效地解決了傳統流態化的橫截面粒子濃度不均勻性問題，達到上半周污垢與下半周管內壁污垢清洗一樣均勻的目的。并且，正是由于螺旋線導向形成的周向分速度對粒子的推動作用，使橫截面的流態化粒子濃度達到基本均勻分布的流速要求大大降低，可以由2.2m/s降低到0.35m/s左右。由于流速的要求較低，傳熱設備的阻力就不大。所以，這種新結構的傳熱設備對泵的流量與揚程無額外要求。流態化清洗使用的粒子可以是河沙、瓷球、金屬球、塑料球、膠球，依據液體的腐蝕性、溫度、污垢的軟硬等選擇。由于傳熱管內的螺旋線不要求自轉，因此結構大大簡化，可靠性高。因此，該技術可以廣泛地應用于含水平傳熱管或含水平傳熱流道結構的各種列管式傳熱設備，如傳熱設備、冷凝器、蒸發器等等，對每一管程的傳熱管數比較少的傳熱設備特別有利。

附圖說明

圖1是本發明的一種低流速流態化清洗式水平列管傳熱設備系統示意圖。