[實(shí)用新型]脈動流強(qiáng)化傳熱換熱器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920083523.1
• 申請日: 2009-01-21
• 公開（公告）號: CN201429364Y
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊俠;徐建民;喻九陽;王成剛;鄭賢中;吳艷陽;馬季紅;羅燕
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢工程大學(xué)
• 主分類號: F28F13/10
• 分類號: F28F13/10;F28D1/053
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 崔友明

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種管殼式換熱器，具體的是涉及一種利用脈動流發(fā)生器產(chǎn)生壓力脈動流以強(qiáng)化傳熱的脈動流強(qiáng)化傳熱換熱器。

背景技術(shù)

目前工業(yè)生產(chǎn)中，各類換熱器被廣泛應(yīng)用來進(jìn)行熱交換，其中以管殼式換熱器應(yīng)用最為普遍。為了提高換熱器的換熱系數(shù)，科技工作者們從表面結(jié)構(gòu)強(qiáng)化、插入物擾動強(qiáng)化、振動強(qiáng)化、電場強(qiáng)化等多個方面展開了研究，此類強(qiáng)化目前以結(jié)構(gòu)強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，插入物強(qiáng)化主要以插入絲帶擾動為主，流體流動以恒壓流(俗稱平流)為主，如何利用有規(guī)律的流體壓力脈動來增強(qiáng)傳熱效果的研究并不多，也未見提出具體有效的結(jié)構(gòu)形式。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)而提出一種脈動流強(qiáng)化傳熱換熱器，其能夠有效地利用流動壓力脈動變化增強(qiáng)擾動以強(qiáng)化傳熱，同時(shí)具有擾動除垢的作用。

本實(shí)用新型為解決上述提出的問題所采用解決方案為：脈動流強(qiáng)化傳熱換熱器，包括有殼體、上下封頭、管板和換熱管，所述的殼體的兩端分別經(jīng)由管板與上下封頭相連接，換熱管的上下兩端分別固定在管板上，其特征在于設(shè)置在殼體上的殼程入口與一個脈動流發(fā)生器出口相連接，設(shè)置在封頭上的管程入口則與另一個脈動流發(fā)生器出口相連。

按上述方案，所述的換熱管為長圓管換熱管，長圓管換熱管入水口端面上安置有彈簧懸架，激振彈簧一端懸掛在彈簧懸架上，激振彈簧另一端屬自由端且擺放在長圓管換熱管的出水口附近。

按上述方案，所述的換熱管為波節(jié)管換熱管，波節(jié)管換熱管入水口端面與出水口端面上分別安置有彈簧懸架，波節(jié)式激振彈簧的兩端則分別懸掛在兩個彈簧懸架上，且波節(jié)式激振彈簧的波節(jié)距等于波節(jié)管換熱管的波節(jié)距。

按上述方案，所述的激振彈簧的共振頻率與脈動流發(fā)生器所產(chǎn)生的脈動流壓力脈動頻率一致或趨于一致。

按上述方案，所述的波節(jié)式激振彈簧的共振頻率與脈動流發(fā)生器所產(chǎn)生的脈動流壓力脈動頻率一致或趨于一致。

本實(shí)用新型工作原理是：對殼程而言，殼程入口處的脈動流發(fā)生器輸出壓力脈動流，直接流入殼程中后，流體壓力的脈動變化必然導(dǎo)致殼程中流體湍流化增強(qiáng)，從而使傳熱得到強(qiáng)化，同時(shí)流體壓力的脈動變化對于殼體內(nèi)壁面的垢層產(chǎn)生剝蝕作用，達(dá)到抑垢和除垢的效果；對管程而言，管程入口處的脈動流發(fā)生器輸出壓力脈動流經(jīng)由封頭流入各個換熱管中后，一方面流體壓力的脈動變化直接導(dǎo)致管程中流體湍流化增強(qiáng)，達(dá)到強(qiáng)化傳熱、抑垢及除垢目的，另一方面，對于安裝了激振彈簧或波節(jié)式激振彈簧的換熱管，流體壓力的脈動還會誘導(dǎo)彈簧發(fā)生共振或趨于共振，彈簧的振動作用于管程流體形成二次擾動可進(jìn)一步增強(qiáng)管程中流體的湍流化程度，換熱得到進(jìn)一步強(qiáng)化，除垢和抑垢效果將更加明顯。

本實(shí)用新型主要優(yōu)點(diǎn)在于：

在普通管殼式換熱器上通過管道接頭接入兩個脈動流發(fā)生器、在換熱管內(nèi)懸掛激振彈簧等簡單結(jié)構(gòu)形式的改進(jìn)，即可實(shí)現(xiàn)換熱器的良好強(qiáng)化傳熱、抑垢、除垢效果，結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為加裝有激振彈簧的脈動流強(qiáng)化傳熱換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2中換熱管A向放大視圖。

圖4為加裝有波節(jié)式激振彈簧的脈動流強(qiáng)化傳熱換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。

在圖1中，脈動流強(qiáng)化傳熱換熱器主要由殼體5、上下封頭(6、12)、管板8、換熱管3、脈動流發(fā)生器(1、11)等組成，其中殼體5的兩端分別經(jīng)由管板8與上下封頭(6、12)相連接，換熱管的上下兩端分別固定在管板上，設(shè)置在殼體上的殼程入口2與一個脈動流發(fā)生器1出口相連接，設(shè)置在封頭6上的管程入口7則與另一個脈動流發(fā)生器11出口相連。通過泵輸送的恒壓殼程流體、管程流體首先進(jìn)入各自的脈動流發(fā)生器，如圖中箭頭方向所示，被轉(zhuǎn)化成壓力脈動流后流出，再分別流進(jìn)殼程入口2、管程入口7。一般情況下脈動流強(qiáng)化傳熱換熱器的換熱管3采用普通的長圓管形式。

為了更好地發(fā)揮脈動流發(fā)生器所產(chǎn)生的脈動流強(qiáng)化傳熱效果，如圖2-3中所示，在長圓管換熱管3中加裝激振彈簧4，具體安裝方法是，長圓管換熱管3入水口端面上安置一個彈簧懸架13，激振彈簧4一端懸掛在彈簧懸架上，激振彈簧4另一端屬自由端且擺放在換熱管3的出水口附近，激振彈簧4的共振頻率與脈動流發(fā)生器11所產(chǎn)生的脈動流壓力脈動頻率保持一致或趨于一致，以期使得激振彈簧4達(dá)到良好的共振效果，從而取得更好的擾動強(qiáng)化傳熱和除垢目的。