[發(fā)明專利]采用內(nèi)插旋流片急擴(kuò)加速流縮放管的糖液預(yù)熱器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110262102.7
• 申請(qǐng)日: 2011-09-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102322768A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧先和;張連山
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F28F13/12
• 分類號(hào): F28F13/12
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及預(yù)熱器，特別涉及采用內(nèi)插旋流片急擴(kuò)加速流縮放管的糖液預(yù)熱器。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的預(yù)熱器技術(shù)有多種，例如管殼式預(yù)熱器，板式預(yù)熱器等，目前在制糖工業(yè)的糖液預(yù)熱器絕大多數(shù)是采用傳統(tǒng)的光滑管管殼式預(yù)熱器，傳熱方式是采用強(qiáng)迫對(duì)流的傳熱方式，這種預(yù)熱器的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械密封性好，承壓能力高，管程與殼程冷熱兩側(cè)流道之間的密封只有管束兩端管子與管板之間的焊接或脹接密封，因此可以應(yīng)用于高溫與高壓的換熱場(chǎng)合，長(zhǎng)期以來(lái)在制糖工業(yè)中一直沿用。但由于在光滑管預(yù)熱器中的糖液流體傳熱熱阻主要集中在近壁的傳熱滯留底層，而流體的速度場(chǎng)與溫度場(chǎng)交角為90°，傳熱場(chǎng)協(xié)同作用基本為零，單純依靠提高糖液的流速不能有效提高流體的傳熱系數(shù)，卻會(huì)大幅增加管內(nèi)流體的阻力，造成流體輸送功耗增大，此外，傳統(tǒng)的光滑管管殼式預(yù)熱器采用弓形折流板作為傳熱管的管間支撐物，蒸汽在殼程沿管束的軸向與徑向作往返的折流，對(duì)加熱蒸汽的流體阻力較大，會(huì)造成加熱蒸汽與糖液之間的傳熱溫差出現(xiàn)較大的溫差損失，降低傳熱推動(dòng)力。內(nèi)插旋流片急擴(kuò)加速流縮放管是一種帶間隔分置旋流片的復(fù)合強(qiáng)化傳熱管（發(fā)明專利：ZL200610035832.2），該種管型利用其周期性非對(duì)稱的急擴(kuò)與漸縮曲面及管內(nèi)間隔均勻分置的旋流片，對(duì)流體的主流區(qū)與近壁區(qū)均有周期性置換與擾動(dòng)的功能，可充分利用旋流片下游產(chǎn)生的低流阻流體自旋流促進(jìn)強(qiáng)化傳熱，改變流體在近壁區(qū)的流向與提高湍流度，產(chǎn)生較強(qiáng)的傳熱場(chǎng)協(xié)同作用，在流體輸送功耗相同的條件下，與光滑傳熱管相比可大幅提高流體的對(duì)流傳熱系數(shù)30%~50%。空心環(huán)網(wǎng)板管間支撐物（申請(qǐng)?zhí)枮?9218385.3的專利申請(qǐng)文件）可使加熱蒸汽在殼程沿管束作軸向流動(dòng)，空心環(huán)網(wǎng)板的空隙率很大（達(dá)80%），對(duì)蒸汽的流動(dòng)阻力非常小，可顯著減少蒸汽與糖液之間的傳熱溫差損失，獲得較高的傳熱推動(dòng)力，提高預(yù)熱器的傳熱速率。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)的缺陷和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種采用內(nèi)插旋流片急擴(kuò)加速縮放管糖液預(yù)熱器。

采用內(nèi)插旋流片急擴(kuò)加速流縮放管的糖液預(yù)熱器，包括進(jìn)口封頭1、軸線水平的筒體4及出口封頭7，筒體4的兩端設(shè)置有管板2，管板2分別與進(jìn)口封頭1和出口封頭7連接，進(jìn)口封頭1上設(shè)置有管程糖液進(jìn)口12，出口封頭7上設(shè)置有管程糖液出口8，筒體上設(shè)置有殼程冷凝水出口3和殼程蒸汽進(jìn)口9，筒體4兩端的管板2之間設(shè)置有內(nèi)插旋流片急擴(kuò)加速流縮放管5和空心環(huán)網(wǎng)板6，內(nèi)插旋流片急擴(kuò)加速流縮放管5穿過(guò)空心環(huán)網(wǎng)板6與筒體兩端的管板2相接。

所述內(nèi)插旋流片急擴(kuò)加速流縮放管5管內(nèi)的旋流片沿軸向均勻間隔分置，旋流片的長(zhǎng)度為管徑的1倍～15倍，扭率為1～6，旋流片間距為管徑的1倍～50倍。

所述內(nèi)插旋流片急擴(kuò)加速流縮放管5是由沿筒體軸向帶有周期性變化的急擴(kuò)錐形曲面與漸縮錐形曲面構(gòu)成的非對(duì)稱凹凸曲面強(qiáng)化傳熱管，漸縮錐形曲面的長(zhǎng)度為急擴(kuò)錐形曲面長(zhǎng)度的2倍～15倍，周期性肋間距為肋深的5倍～15倍，肋深為管徑的2%～10%，管徑尺寸范圍為10mm～60mm。

所述內(nèi)插旋流片急擴(kuò)加速流縮放管5的管段是沿管內(nèi)流體運(yùn)動(dòng)方向按先急擴(kuò)后漸縮的錐形曲面方向安裝。

所述內(nèi)插旋流片急擴(kuò)加速流縮放管5在筒體4內(nèi)按方形均勻排列。

空心環(huán)網(wǎng)板6起支撐作用，是通過(guò)拉桿11與定位套筒10定位，拉桿11一端通過(guò)定位套筒定位，另一端與連接在進(jìn)口封頭1上的管板2相接。空心環(huán)網(wǎng)板6沿預(yù)熱器軸向均勻間隔分布，滿足傳熱管機(jī)械支撐的強(qiáng)度要求，是由若干空心環(huán)短管13與扁鋼14焊接構(gòu)成，縱橫兩層扁鋼14分別與空心環(huán)網(wǎng)板的邊框15連接，空心環(huán)短管13安置在縱橫兩層扁鋼14的交點(diǎn)處，與扁鋼14連接，在方形排列的傳熱管中，空心環(huán)短管13與內(nèi)插旋流片急擴(kuò)加速流縮放管5的軸線平行。

本發(fā)明的預(yù)熱器可對(duì)管內(nèi)流體有主流與近壁周期性復(fù)合置換與擾動(dòng)的功能，充分利用旋流片下游產(chǎn)生的低流阻流體自旋流促進(jìn)強(qiáng)化傳熱，改變近壁區(qū)的流向與提高湍流度，可產(chǎn)生較強(qiáng)的傳熱場(chǎng)協(xié)同作用，在流體輸送功耗相同的條件下，與光滑傳熱管相比可大幅提高流體的對(duì)流傳熱系數(shù)30%~50%，并采用空心環(huán)網(wǎng)板管間支撐物，可使加熱蒸汽在殼程沿管束作軸向流動(dòng)，對(duì)蒸汽的流動(dòng)阻力非常小，可顯著減少蒸汽與糖液之間的傳熱溫差損失，獲得較高的傳熱推動(dòng)力，提高預(yù)熱器傳熱速率的內(nèi)插旋流片急擴(kuò)加速流縮放管糖液預(yù)熱器及其強(qiáng)化傳熱方法。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：