[實用新型]換熱管內徑向階梯型轉子

無效

• 申請號: 201120053735.2
• 申請日: 2011-03-03
• 公開（公告）號: CN202002544U
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 楊衛民;趙本華;彭威;閻華;劉澤
• 申請（專利權）人: 北京華夏英藍科技發展有限公司
• 主分類號: F28F13/12
• 分類號: F28F13/12;F28G3/10
• 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換熱管內部強化傳熱和防垢除垢的內插元件，特別涉及一種以換熱管內部傳熱流體為動力，實現自清潔強化傳熱功能的徑向階梯型轉子。

背景技術

在21世紀，節能減排已經成為社會發展過程中人類的共識。換熱器作為化工、煉油、動力、食品、輕工、原子能、制藥、機械及其他許多工業部門廣泛使用的一種通用設備，它的能耗問題尤為引人關注。管殼式換熱器作為應用最為廣泛的一種換熱器，存在著內部容易沉積污垢的缺點，這些污垢使得傳熱流體在管道中的輸送阻力增加，嚴重時甚至會堵塞管道，由污垢引起的熱阻也使得換熱器的換熱性能下降，此外，換熱管中沉積的污垢往往具有腐蝕性，管壁會因此受到腐蝕甚至造成泄漏。因此，解決管殼式換熱器的換熱管內污垢沉積以及強化傳熱成為人們研究的熱點問題之一。近年來出現了許多阻止污垢沉積的方法和裝置，專利申請號為00249059.5的專利“一種裝有除垢、防垢裝置的傳熱管”，該專利介紹了在換熱管中安裝螺旋扭帶來實現強化傳熱的方法，具體方法是在軸桿一段套上活動球并與軸承座連接，軸桿另一端則與螺旋紐帶連接，該方法減小了軸桿與軸承座之間的摩擦，使得螺旋紐帶的正常旋轉得以保證，但是螺旋紐帶在管內的位置并沒有得到很好的限制，可能會受到流體的作用而摩擦管壁，造成換熱管的磨損，且由于螺旋紐帶為一個整體，管內傳熱流體在推動紐帶轉動時需要較大的驅動力矩，造成換熱管兩端較大的壓力降。中國專利號為ZL200520127121.9的專利“轉子式自清潔強化傳熱裝置”中，介紹了一種由固定架、轉子、鋼絲和支撐管構成的強化傳熱裝置，該裝置具有在線自動?防垢除垢和強化傳熱的功能，傳熱流體在換熱管內順流或逆流的情況下，均有防垢除垢和強化傳熱的作用，該專利中所涉及的轉子在一定傳熱流體通過時，轉子的旋轉速度是由螺棱的螺旋升角決定的，在螺棱導程小時轉子的旋轉速度越快，同時對傳熱流體的阻力隨之增加，轉子旋轉過程中對傳熱流體具有擾動作用，但對換熱管內壁面附近傳熱流體邊界層的破壞作用不明顯。

實用新型內容

本實用新型的目的是設計一種新結構的轉子，該轉子的葉片表面設置了徑向階梯型結構，該結構轉子具有提高換熱管傳熱性能的作用，同時還具有防垢除垢的作用。

本實用新型采用的技術方案是：換熱管內徑向階梯型轉子，由空心軸、階梯型葉片構成的，階梯型葉片位于空心軸表面，階梯型葉片外徑小于換熱管內徑，階梯型葉片表面光滑，階梯型葉片繞空心軸呈螺旋狀，且階梯型葉片的迎水面與背水面在沿空心軸徑向均設置有階梯面結構或類似于階梯型的波浪型結構，階梯型葉片最先與水流接觸的棱邊進行倒斜角或倒圓角，空心軸遠離進水口端沿圓周方向均勻地開有與空心軸內孔相通的孔，通過改變階梯型葉片沿空心軸軸向的螺旋角、軸向長度以及沿空心軸徑向的高度來改變流體對轉子的旋轉力矩，階梯型葉片在空心軸上的組合固定方式要便于轉子在換熱管內的安裝。傳熱流體流過階梯型葉片時，會對轉子產生軸向力，階梯型葉片阻礙傳熱流體流動從而使流體流向發生改變，形成混流，階梯型葉片在空心軸周圍呈螺旋狀，流體推動轉子轉動，傳熱流體自身的混流也得到了加強，從而達到強化傳熱且阻止污垢的形成和沉積的目的，同時部分流體在轉子轉動過程中會沿階梯型葉片上的階梯型表面徑向流動最終做離心運動甩向換熱管管壁，這部分流體對管壁附近傳熱流體的層流邊界層產生沖擊，從而破壞傳熱流體的層流邊界層，進?一步實現防垢除垢和強化傳熱的作用，可以通過改變階梯型葉片沿空心軸軸向的螺旋角、軸向長度以及沿空心軸徑向的高度來改變流體對轉子的旋轉力矩，使轉子在換熱管內旋轉流暢。階梯型葉片最先與水流接觸的棱邊進行倒斜角或倒圓角結構使得轉子獲得一定的旋轉扭矩，有利于轉子的旋轉，該結構與換熱管形成的楔形空間也有利于對流體邊界層的擾流。

本實用新型換熱管內徑向階梯型轉子，沿空心軸圓周方向均勻分布的階梯型葉片個數可以為兩個、三個、四個或多個，單個所述轉子沿空心軸軸線方向可以分布有一個、兩個或多個的階梯型葉片。

本實用新型換熱管內徑向階梯型轉子，階梯型葉片表面的階梯個數可以為一個、兩個或多個。

本實用新型換熱管內徑向階梯型轉子，階梯型葉片表面的階梯型結構的臺階面可以與空心軸徑向平面平行也可以與徑向平面呈一定角度，階梯型葉片迎水面或背水面與臺階面的夾角為傾斜角或垂直，傾斜角可提供一些轉子轉動的扭矩。

本實用新型換熱管內徑向階梯型轉子，只在階梯型葉片的迎水面或背水面的一個面上設置有階梯型結構，另一個面是光滑的曲面。