[實用新型]一種單元組合式強化傳熱裝置

無效

• 申請號: 200920105828.8
• 申請日: 2009-02-20
• 公開（公告）號: CN201368695Y
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: 殷淑桂;孫廣和
• 申請（專利權）人: 北京華夏英藍科技發展有限公司
• 主分類號: F28G3/06
• 分類號: F28G3/06;F28F13/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種應用于管殼式換熱器、熱交換反應器等設備中傳熱管內防污垢和強化傳熱的內插元件，特別是涉及一種利用傳熱管內流體作為動力的單元式強化傳熱裝置領域。

背景技術

在石油化工、電力、冶金、造紙、食品等諸多領域都要應用到大量的管殼式換熱器，如冷凝器、蒸發器等。這些換熱器在生產過程中，由于管壁附近的區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，通常需要采取停產清洗的被動措施，大大降低了生產效率。ZL95236063公開了實用新型名稱為“轉子式自清潔強化傳熱裝置”的專利申請，該裝置由固定架、轉子、柔性軸和支撐管構成，兩固定架分別固定在傳熱管的兩端；轉子的外表有螺棱，轉子上有中心孔；支撐管設在轉子與固定架之間，柔性軸穿過轉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防結垢、清洗和轉子擾流強化傳熱的功能。流體在傳熱管內順流或逆流的情況下，均有阻垢和強化傳熱的作用。但是，由于其結構為連續的螺棱設計方案，工作介質在傳熱管內流動時，在流量一定的工作狀態下，轉子的旋轉速度是由螺棱的螺旋升角所決定的，螺旋升角越小，即螺棱導程越短，則轉子旋轉速度越快，但同時其流動阻力也隨之增加。當轉子旋轉速度較高，例如在200轉/分以上時，傳熱管內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，采用導程為100毫米的三棱轉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構復雜化、制造成本增加、使用壽命減短等一系列問題。

發明內容

本實用新型的目的是設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介質的流動阻力、減小磨耗，延長轉子的使用壽命，并提高轉子工作轉速的可控性。

本實用新型解決上述問題采用的技術方案是：一種單元組合式強化傳熱裝置包括轉子、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，相鄰支撐架既可各自獨立，也可以聯結成一體，套軸中心為通孔，數個套軸穿裝于連接軸線上，所述轉子穿裝于套軸上，一個或多個轉子與一個套軸配套。

轉子由單棱或兩棱或多棱擾流旋葉、圓筒或合頁鉸鏈結構、尾部螺旋驅動槳葉組成，尾部螺旋驅動槳葉有平滑過渡的斜面，擾流旋葉的頭部(迎流面)邊緣為圓弧結構或倒角或流線形結構。

轉子擾流旋葉可以是平直薄片、或者是波紋狀擾流結構，也可以是中空線框結構，或彈簧狀螺旋線。

轉子的擾流旋葉或尾部螺旋驅動槳葉可以設置突起、凹槽或者通孔鏤空。

套軸端部設置有同軸結構，套軸之間頭尾相接，轉子穿裝其上，套軸的同軸結構是圓錐方式，還可以是球窩方式、萬向節方式或者卡扣方式，頭尾連接處還可設置止轉結構。

轉子與套軸大頭端面結合端面設有液膜自潤滑結構。

所述轉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子數量相同或不同的若干組，使轉子旋轉速度均勻。轉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。

所述轉子是由陶瓷、金屬或者是由高分子材料或者復合材料制作。

本實用新型涉及的傳熱管內自清潔強化傳熱的轉子套軸組合，其單個零部件的長度、旋轉外圓直徑和尾部螺旋驅動槳葉所傾斜的角度等參數，可根據傳熱管內徑、管內介質流速等工作條件和制造成本等情況來確定。

本實用新型的有益效果是：1、管內流體通過轉子的尾部螺旋驅動槳葉驅動轉子以合適的速度繞連接軸線發生與套軸相對旋轉運動，從而對污垢沉積具有抑制和清掃作用，同時，管內流動介質在轉子擾流旋葉的導流和擾動作用下形成有利于強化傳熱的流動狀態；2、擾流旋葉的平直部分對流體的流通沒有阻力，轉子在傳熱管內所占據的空間小、傳熱管軸向的流通面積大、阻塞率低，流動阻力小，不與連接軸線直接接觸從而磨損小；3、相鄰的轉子通過套軸配合，減小了轉子之間的摩擦作用，而轉子和套軸的配合則有滑動軸承結構，在摩擦面上的液膜自潤滑結構形成液膜，減小摩擦，也減少了工作過程中流動介質的動能損耗，并且可以顯著提高轉子的使用壽命。4、在軸向力較小的情況，可以減少甚至取消限位件，進一步減小磨耗，在降低制造成本的同時還大幅度提高了使用性能。