[發(fā)明專(zhuān)利]換熱管內(nèi)開(kāi)槽螺旋卷邊轉(zhuǎn)子

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210156512.8
• 申請(qǐng)日: 2012-05-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102645122A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閻華;張震;關(guān)昌峰;丁玉梅;楊衛(wèi)民
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F28F13/12
• 分類(lèi)號(hào): F28F13/12;F28G3/00
• 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)明涉及一種應(yīng)用于管殼式換熱器節(jié)能技術(shù)的內(nèi)插件裝置，特別涉及一種具有自清潔與強(qiáng)化換熱功能的低能耗、高效率、使用壽命長(zhǎng)的開(kāi)槽螺旋卷邊轉(zhuǎn)子。

背景技術(shù)

在我國(guó)能源消耗70%為工業(yè)消耗，這些行業(yè)所消耗的能源絕大部分是熱能，基本上要通過(guò)熱交換過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。電廠汽輪機(jī)的凝汽器、燒堿和純堿生產(chǎn)裝置中的蒸發(fā)器、乙烯裂解爐等典型的換熱設(shè)備普遍存在著能耗高，換熱效率低，容易積污結(jié)垢，清洗頻繁，清洗廢液排放量大的問(wèn)題。國(guó)家“節(jié)能減排”的方針有力地促進(jìn)了管殼式換熱器節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。管殼式換熱器內(nèi)壁中普遍存在層積污垢，導(dǎo)致流體在管道中輸送阻力增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞管道，同時(shí)傳熱性能大為下降；換熱管內(nèi)污垢會(huì)嚴(yán)重降低傳熱效率,引起重大能源浪費(fèi)，與此同時(shí)污垢一般具有腐蝕性，管壁會(huì)因此腐蝕，如果流體泄露會(huì)造成重大安全隱患，因此傳統(tǒng)的處理辦法就是被迫采取停產(chǎn)清洗，這樣不僅耽擱了工廠的生產(chǎn)進(jìn)度，同時(shí)還需要支付昂貴的清洗費(fèi)用；為了更好地解決這些問(wèn)題，人們一直研究采用不停產(chǎn)的在線自動(dòng)強(qiáng)化傳熱和除垢防垢的各種辦法和裝置。而內(nèi)插件作為一種典型的管程強(qiáng)化傳熱手段，也受到了人們的關(guān)注，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01110050891.?8，發(fā)明名稱(chēng)為“換熱管內(nèi)徑向階梯型轉(zhuǎn)子”，該裝置是由轉(zhuǎn)子、支撐架和連接軸線構(gòu)成，支撐架固定在傳熱管兩端，連接軸線的兩端分別固定在支撐架上，多個(gè)轉(zhuǎn)子穿裝在連接軸線上，轉(zhuǎn)子是由空心軸和葉片構(gòu)成，葉片呈階梯狀，每個(gè)葉片與空心軸成同樣的傾斜狀，相鄰葉片首尾相接，流體通過(guò)性能好，但該結(jié)構(gòu)對(duì)流體阻力偏大，起轉(zhuǎn)流速過(guò)高，轉(zhuǎn)子軸向力疊加對(duì)掛件及軸線的作用力較大，轉(zhuǎn)軸壽命會(huì)降低，以上敘述的轉(zhuǎn)子葉片的排列是均勻分布在空心軸上的，為了便于轉(zhuǎn)子的安裝，轉(zhuǎn)子的外徑表面與換熱管內(nèi)徑表面有較大的距離，這樣轉(zhuǎn)子的強(qiáng)化傳熱和防垢除垢能力受到了一定的限制。另外，轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)，其葉片頂端就會(huì)與換熱管內(nèi)壁產(chǎn)生刮擦，也會(huì)降低其使用壽命，因此轉(zhuǎn)子在換熱管內(nèi)應(yīng)該具有較好的對(duì)中作用，以降低其與換熱管內(nèi)壁的刮擦作用，延長(zhǎng)其使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種新結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子的葉片表面設(shè)置了導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子在提高換熱管傳熱性能的同時(shí)還具有防垢除垢的作用。并且該轉(zhuǎn)子葉片的頂端設(shè)置有卷邊結(jié)構(gòu)，使得該轉(zhuǎn)子在管內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中具有很好的對(duì)中性，延長(zhǎng)轉(zhuǎn)子的使用壽命。

為實(shí)現(xiàn)上述目的采用的技術(shù)方案是：換熱管內(nèi)開(kāi)槽螺旋卷邊轉(zhuǎn)子，由空心軸和葉片構(gòu)成，空心軸為管狀結(jié)構(gòu)，空心軸內(nèi)徑大于轉(zhuǎn)軸外徑，葉片位于空心軸外表面，葉片外徑小于換熱管內(nèi)徑，葉片表面光滑且繞空心軸呈螺旋狀，轉(zhuǎn)子葉片分為開(kāi)槽葉片和卷邊葉片兩種。開(kāi)槽葉片的迎水面在沿空心軸徑向設(shè)置有導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)，開(kāi)槽葉片徑向厚度由大變小，背水面無(wú)導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)，以減少流體流經(jīng)轉(zhuǎn)子時(shí)的壓力損失。導(dǎo)流槽距葉片根部有一定距離，以保證葉片具有足夠的強(qiáng)度和剛度。開(kāi)槽葉片最先與流體接觸的棱邊進(jìn)行倒斜角或倒圓角，空心軸遠(yuǎn)離進(jìn)水端沿圓周方向均勻地開(kāi)有與所述空心軸內(nèi)孔相通的孔，通過(guò)改變開(kāi)槽卷邊葉片沿空心軸軸向的螺旋角、軸向長(zhǎng)度、徑向高度、卷邊結(jié)構(gòu)的卷曲程度和軸向長(zhǎng)度、導(dǎo)流槽與葉片根部的距離以及導(dǎo)流槽沿空心軸軸向的長(zhǎng)度來(lái)改變流體對(duì)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)力矩，開(kāi)槽葉片和卷邊葉片在空心軸上的組合固定方式要便于轉(zhuǎn)子在換熱管內(nèi)的安裝。傳熱流體流過(guò)開(kāi)槽葉片時(shí)，會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生軸向力，開(kāi)槽葉片阻礙傳熱流體流動(dòng)從而使流體流向發(fā)生改變，形成混流。開(kāi)槽葉片在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，會(huì)使傳熱流體沿導(dǎo)流槽表面產(chǎn)生離心運(yùn)動(dòng)并甩向換熱管管壁，不僅增強(qiáng)了傳熱流體的徑向流動(dòng)，同時(shí)對(duì)管壁附近傳熱流體的邊界層產(chǎn)生沖擊，從而破壞傳熱流體的邊界層，達(dá)到強(qiáng)化傳熱且阻止污垢的形成和沉積的目的。卷邊葉片的頂端設(shè)置有卷邊結(jié)構(gòu)，該轉(zhuǎn)子依靠卷邊葉片的自懸浮機(jī)理在流體中旋轉(zhuǎn)時(shí)能夠起到良好的自對(duì)中作用，以降低葉片頂端與換熱管內(nèi)壁的刮擦作用，延長(zhǎng)其使用壽命，由于卷邊產(chǎn)生的圓弧，卷邊葉片形成的最大轉(zhuǎn)動(dòng)半徑可以與換熱管內(nèi)徑的半徑很接近，盡管二者間隙很小，但對(duì)管壁的刮擦作用不大，防垢和除垢效果更好，同時(shí)，卷邊葉片能夠顯著改變流體流動(dòng)方向，產(chǎn)生渦流，增大流體的湍動(dòng)程度，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)防垢除垢和強(qiáng)化傳熱的目的。

本發(fā)明換熱管內(nèi)開(kāi)槽螺旋卷邊轉(zhuǎn)子，沿空心軸圓周方向均勻分布的葉片個(gè)數(shù)為兩個(gè)、三個(gè)或多個(gè)。

本發(fā)明換熱管內(nèi)開(kāi)槽螺旋卷邊轉(zhuǎn)子，開(kāi)槽葉片迎水面表面的導(dǎo)流槽個(gè)數(shù)為一個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)。

本發(fā)明換熱管內(nèi)開(kāi)槽螺旋卷邊轉(zhuǎn)子，卷邊結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)設(shè)置在每個(gè)卷邊葉片的頂端，由光滑曲面進(jìn)行過(guò)渡連接。

本發(fā)明換熱管內(nèi)開(kāi)槽螺旋卷邊轉(zhuǎn)子，葉片橫截面形狀為梯形、正方形或其他形狀。