[發(fā)明專利]一種單元組合式強化傳熱裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910077378.0
• 申請日: 2009-02-20
• 公開（公告）號: CN101813437A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 殷淑桂;孫廣和
• 申請（專利權(quán)）人: 北京華夏英藍科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: F28G3/00
• 分類號: F28G3/00;F28F13/12
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于管殼式換熱器、熱交換反應(yīng)器等設(shè)備中傳熱 管內(nèi)防污垢和強化傳熱的內(nèi)插元件，特別是涉及一種利用傳熱管內(nèi)流體 作為動力的單元式強化傳熱裝置領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在石油化工、電力、冶金、造紙、食品等諸多領(lǐng)域都要應(yīng)用到大量 的管殼式換熱器，如冷凝器、蒸發(fā)器等。這些換熱器在生產(chǎn)過程中，由 于管壁附近的區(qū)域的滯留邊界層較厚，影響換熱效率，加之在換熱面表 面普遍存在的污垢，使得傳熱效率大幅降低，能耗顯著增高。為此，通 常需要采取停產(chǎn)清洗的被動措施，大大降低了生產(chǎn)效率。ZL95236063公 開了實用新型名稱為“轉(zhuǎn)子式自清潔強化傳熱裝置”的專利申請，該裝 置由固定架、轉(zhuǎn)子、柔性軸和支撐管構(gòu)成，兩固定架分別固定在傳熱管 的兩端；轉(zhuǎn)子的外表有螺棱，轉(zhuǎn)子上有中心孔；支撐管設(shè)在轉(zhuǎn)子與固定 架之間，柔性軸穿過轉(zhuǎn)子的中心孔和支撐管固定在兩固定架上。這種裝 置具有自動在線預(yù)防結(jié)垢、清洗和轉(zhuǎn)子擾流強化傳熱的功能。流體在傳 熱管內(nèi)順流或逆流的情況下，均有阻垢和強化傳熱的作用。但是，由于 其結(jié)構(gòu)為連續(xù)的螺棱設(shè)計方案，工作介質(zhì)在傳熱管內(nèi)流動時，在流量一 定的工作狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度是由螺棱的螺旋升角所決定的，螺旋 升角越小，即螺棱導(dǎo)程越短，則轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度越快，但同時其流動阻力 也隨之增加。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度較高，例如在200轉(zhuǎn)/分以上時，傳熱管 內(nèi)流體則在螺棱的擾動下造成紊流，強化傳熱效果顯著，但是，流動阻 力增加問題也十分突出，經(jīng)過水流量試驗表明，在長度為8米、直徑為 23毫米的傳熱管中，采用導(dǎo)程為100毫米的三棱轉(zhuǎn)子的傳熱管與光管對 比，由于通流面積減小在相同功率的泵送條件下，流量減少30％以上。 雖然通過在螺棱上開孔的辦法可使流阻增大的問題得到一定程度的緩 解，但是給成型加工帶來模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、制造成本增加、使用壽命減 短等一系列問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是設(shè)計一種單元組合式強化傳熱裝置，在保持自清潔 強化傳熱性能的同時，能夠顯著地降低管內(nèi)介質(zhì)的流動阻力、減小磨耗， 延長轉(zhuǎn)子的使用壽命，并提高轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速的可控性。

本發(fā)明解決上述問題采用的技術(shù)方案是：一種單元組合式強化傳熱 裝置包括轉(zhuǎn)子、支撐架、套軸和連接軸線，支撐架固定在傳熱管的兩端， 連接軸線的兩端分別固定在支撐架上，套軸中心為通孔，數(shù)個套軸穿裝 于連接軸線上，所述轉(zhuǎn)子穿裝于套軸上，一個或多個轉(zhuǎn)子與一個套軸配 套。

轉(zhuǎn)子由擾流旋葉、合頁鉸鏈結(jié)構(gòu)、尾部螺旋驅(qū)動槳葉組成，擾流 旋葉為單棱、兩棱或多棱，尾部螺旋驅(qū)動槳葉有平滑過渡的斜面，擾流 旋葉的頭部(迎流面)邊緣為圓弧結(jié)構(gòu)或倒角或流線形結(jié)構(gòu)。

轉(zhuǎn)子擾流旋葉可以是平直薄片、或者是波紋狀擾流結(jié)構(gòu)，也可以是 中空線框結(jié)構(gòu)，或彈簧狀螺旋線。

轉(zhuǎn)子的擾流旋葉或尾部螺旋驅(qū)動槳葉可以設(shè)置突起、凹槽或者通孔 鏤空。

套軸端部設(shè)置有同軸結(jié)構(gòu)，套軸之間頭尾相接，轉(zhuǎn)子穿裝其上，套 軸的同軸結(jié)構(gòu)是圓錐方式，還可以是球窩方式、萬向節(jié)方式或者卡扣方 式，頭尾連接處還可設(shè)置止轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。

轉(zhuǎn)子與套軸大頭端面結(jié)合端面設(shè)有液膜自潤滑結(jié)構(gòu)。

所述轉(zhuǎn)子與套軸組合可以首尾相連整串式穿裝于連接軸線上，也可 以通過限位件分成轉(zhuǎn)子數(shù)量相同或不同的若干組，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度均勻。 轉(zhuǎn)子與套軸組合穿裝于連接軸線上，連接軸線可以是剛性的圓棒，也可 以是柔性的軟繩。

所述轉(zhuǎn)子是由陶瓷、金屬或者是由高分子材料或者復(fù)合材料制作。

本發(fā)明涉及的傳熱管內(nèi)自清潔強化傳熱的轉(zhuǎn)子套軸組合，其單個零部 件的長度、旋轉(zhuǎn)外圓直徑和尾部螺旋驅(qū)動槳葉所傾斜的角度等參數(shù)，可 根據(jù)傳熱管內(nèi)徑、管內(nèi)介質(zhì)流速等工作條件和制造成本等情況來確定。