[發明專利]一種換熱管內多結構組合葉片轉子

無效

• 申請號: 201210155182.0
• 申請日: 2012-05-17
• 公開（公告）號: CN102645121A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 閻華;姜鵬;張震;丁玉梅;楊衛民
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: F28F13/12
• 分類號: F28F13/12;F28G3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明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出水端強化傳熱和防污除污的內插元件。

背景技術

二十一世紀隨著社會的不斷進步，當今社會節能減排是一項全世界都非常重視的關鍵技術，尤其是在石油、化工、火電、核電、冶金、輕工、航空器件和船舶車輛等眾多領域都要應用到許多的換熱器，其中應用最為廣泛的是管殼式換熱器，但在這些換熱管中內壁普遍存在層積污垢，導致流體在管道中輸送阻力增加，嚴重時會堵塞管道，同時傳熱性能大為下降；換熱管內污垢會嚴重降低傳熱效率而引起重大能源浪費，與此同時污垢一般具有腐蝕性，管壁會因此腐蝕，泄露流體造成重大安全隱患。

在上述問題上，傳統上的處理辦法就是被迫采取停產請專業清洗人員進行清洗，這樣不僅耽擱了工廠的生產進度，同時還需要支付昂貴的清洗費用；為了更好地解決這個問題，人們一直研究采用不停產的在線自動強化傳熱和除垢防垢的各種辦法和裝置。中國專利號為ZL200520127121.?9，公開了名稱為“轉子式自清潔強化傳熱裝置”的專利申請，此裝置是由掛件、轉子、柔性軸和支撐管構成，兩掛件分別固定在換熱管的兩端；轉子的外表有螺旋棱，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。該裝置具有在線自動防垢除垢和強化傳熱的功能，流體在傳熱管內順流或者逆流的情況下，均有防垢除垢和強化傳熱的作用。公布號為CN?102128559的“換熱管內低驅動力自清潔與強化傳熱轉子”公開了一種特別適用于管程為粘性流體強化換熱的換熱管內低驅動力自清潔與強化傳熱轉子。它的葉片根部與空心圓柱的邊緣相切，使流體作用在葉片上的作用面積增加，因此轉子所受的旋轉驅動力增加，但是由于轉子葉片是非連續性結構，所以強化傳熱效果有了一定的減弱。專利號CN?102006594公開了發明名稱為“換熱管內徑向非對稱葉片組合式轉子”，它由空心軸、主葉片和輔葉片構成，主葉片主要起到破壞換熱管內壁的層流層的作用，強化傳熱和防垢除垢，輔葉片主要是擾動換熱管內中心流體的作用，由于葉片結構的連續性，流體速度較大時，轉子的轉速較高，轉子壽命隨之降低。

發明內容

本發明的目的是設計一種新結構的轉子，采用了多種結構組合式葉片，使其在流體的高流速下，既保證了強化換熱效果，又能有效地降低轉子的轉速，提高轉子的壽命。

本發明為達到上述目的采用的技術方案是：一種換熱管內多結構組合葉片轉子，由空心軸和葉片組成，葉片包括前部葉片和尾部葉片兩部分，前部葉片與尾部葉片的結構不同，前部葉片為螺旋結構，尾部葉片為平直葉片，兩部分葉片均固定于空心軸外表面上，之間由圓弧光滑過渡，轉子與限位件、掛件穿裝在轉軸上，掛件固定在換熱管的兩端，掛件的兩端通過限位件進行軸向固定。流體通過推動轉子前部葉片，使轉子獲得驅動力進行旋轉，尾部葉片會提供一個與驅動力方向相反的力矩，有利于減小轉子的轉速，提高轉子的使用壽命。

本發明一種換熱管內多結構組合葉片轉子，葉片的邊緣上開有一個或數個V形、矩形、梯形或半圓形切口，以增加管壁附近流體的擾動，提高換熱效率。

發明一種換熱管內多結構組合葉片轉子，當轉子轉動阻力太大、轉子轉動困難時，在前部葉片和尾部葉片之間設置開V形口，使流體從此開口流過，可減少流體流動阻力，調節轉子的轉動速度。另外，尾部葉片為分成一定間距的幾段，流體間歇受到攪動，轉子對流體的擾動更劇烈。

本發明一種換熱管內多結構組合葉片轉子，轉子的空心軸截面形狀為空心圓錐形、空心圓柱形、空心波節形或空心多菱形，以減小阻力損失。

本發明一種換熱管內多結構組合葉片轉子，轉子的前部葉片上開有導流槽，可引導流體的徑向流動，促進流體的徑向混合，提高強化傳熱效果。

本發明一種換熱管內多結構組合葉片轉子，轉子的空心軸兩端分別設置有凸臺和凹孔，前個轉子空心軸尾部的凹孔和相鄰的下個轉子的空心軸頭部的凸臺相配合，以保證轉子正常旋轉。

本發明一種換熱管內多結構組合葉片轉子，轉子的前部葉片和尾部葉片可以是不連續的，二者以一定角度相互交錯。

本發明一種換熱管內多結構組合葉片轉子，轉子的材料可以是高分子材料、高分子復合材料、金屬或陶瓷材料。