[發(fā)明專利]旋渦潔能管

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210191331.9
• 申請日: 2012-06-05
• 公開（公告）號: CN102679792A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董斌
• 申請（專利權(quán)）人: 董斌
• 主分類號: F28F1/42
• 分類號: F28F1/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種凝汽器等管式熱交換器用的冷凝管，因為具有自潔、抗污垢、節(jié)能的效果，亦稱潔能管，用于熱力發(fā)電、鋼鐵、石油、化工領(lǐng)域廣泛使用的汽輪機(jī)凝汽器等管式熱交換器上，屬于熱交換領(lǐng)域。

背景技術(shù)

換熱管的發(fā)展經(jīng)歷了以光管、光通道為代表的第一代換熱技術(shù),?以平面翅片、二維粗糙元、二維筋等為代表的第二代換熱技術(shù),?以三維粗糙元、三維微肋等為代表的第三代換熱技術(shù),?在強(qiáng)化換熱的同時強(qiáng)化換熱管的機(jī)械強(qiáng)度和抗振性能的第四代換熱技術(shù)，現(xiàn)在換熱管需要的是更先進(jìn)的強(qiáng)化換熱技術(shù)或稱第五代換熱技術(shù)，即在達(dá)到強(qiáng)化換熱效果的同時使換熱面長期保持良好的清潔狀態(tài)，即具有抗污垢的特點，并使之具有自潔功能或稱免清洗維護(hù)，研究和發(fā)展第五代換熱技術(shù)已成為強(qiáng)化換熱領(lǐng)域的發(fā)展方向，自潔、抗污垢、節(jié)能成為第五代技術(shù)的重要特點。

汽輪機(jī)凝汽器等管式熱交換器使用的換熱管，除了對安全性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性的要求外，還要考慮到運行維護(hù)的便利性，因此采用的換熱管主要有普通光滑管、單向螺旋槽管；近年由于大型換熱設(shè)備對于維護(hù)便捷性與可靠性的要求更高，無論是普通光滑管還是螺旋槽管，都有一定的適應(yīng)條件，對于不同的工況，換熱管的換熱性能都有一定的適應(yīng)條件；比如汽輪機(jī)凝汽器在低負(fù)荷或冬季運行時，由于冷卻水的流量相對較小，因此管內(nèi)流速偏低，管內(nèi)壁容易附著污物形成污垢，這種情況對于沒有配備在線膠球清洗裝置的機(jī)組尤其嚴(yán)重，管壁污垢會極大地降低換熱管換熱性能，同時還會引起垢下腐蝕；所以換熱管結(jié)垢后必須停機(jī)進(jìn)行人工清除，既耗時費力，又影響生產(chǎn)；因此如何保持換熱管的清潔，使其具有抗污垢、自潔特點變得頭等重要。我們知道，管內(nèi)壁污垢往往是由于流體與管壁之間的層流底層（也稱附面層）中的雜質(zhì)與管壁處于相對靜止?fàn)顟B(tài)的情況下附著于管壁而形成的，當(dāng)管內(nèi)流體流速較高時，附面層就越薄，污垢就越不容易附著于管壁，即使管壁內(nèi)有污垢，由于受到高速水流的沖蝕，會產(chǎn)生自潔作用，這得益于高速水流對附面層的破壞作用。因此消除附面層、增強(qiáng)流體與管壁之間的擾動，可以達(dá)到防垢、自潔除污的效果，使管子長期保持高效的換熱效能。

采用螺旋槽換熱管時，在低速時雖有旋流的作用，但由于螺旋凸起是連續(xù)的，不能形成對污垢產(chǎn)生沖蝕作用的剝離點，低速狀態(tài)下的旋流對導(dǎo)致污物附著的層流底層（附面層）的消除也不徹底，不能解決低流速時污物附著的問題，因此螺旋槽管也不能滿足我們對自潔、抗污垢效果的追求。

對于具有粗糙元特性的棘突管，如球面形凹凸換熱管【96235149.0】雖然具有砂粒型粗糙元的特性，如果用在凝汽器中，粗糙元高度太高的話會大幅增加流動阻力、增加清洗的難度，粗糙元有利于清洗的高度在流速較低的情況下，附面層的厚度將足以淹沒粗糙元，達(dá)不到破壞附面層的目的，因而也不能產(chǎn)生自潔和抗污垢效果。諸如翅片管根本無法應(yīng)用于凝汽器，且制造復(fù)雜，成本高，清潔困難，流動阻力太大；采用有源強(qiáng)化換熱的螺旋紐帶雖對污垢具有清除作用，但是由于存在旋轉(zhuǎn)部件，因此可靠性差，且流動阻力異常的大、維護(hù)困難、成本高，難以推廣應(yīng)用。

如何讓凝汽器冷凝管具有高效的換熱效果、同時具有抗污垢特點和良好的自潔功能呢？旋渦潔能管的發(fā)明就是為此而設(shè)計的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旋渦潔能管將螺旋槽管的旋流擾動特性、粗糙元的渦流擾動特性和多孔表面的張力破壞特性有機(jī)地結(jié)合起來，充分利用流體的沖蝕作用，在換熱管管壁人為創(chuàng)造有利于污垢清除的沖蝕點，并在沖蝕點形成旋轉(zhuǎn)的渦流，讓流體的沖蝕作用迅速由點擴(kuò)展至面直至整個管壁，達(dá)到消除附面層、使換熱管長期保持自潔、并對既有污垢的產(chǎn)生清除；旋渦潔能管通過旋流結(jié)合粗糙元流動特性對造成污垢和影響換熱的罪魁禍?zhǔn)住黧w與管壁之間的附面層進(jìn)行有效清除，從源頭防止污垢生成；具有間隙的表面凹槽具有多孔表面的特性，能有效地破壞影響凝結(jié)換熱的凝結(jié)水膜，變低效的膜狀凝結(jié)為高效的珠狀凝結(jié)，極大地增強(qiáng)對流換熱和凝結(jié)放熱系數(shù)；管內(nèi)壁凸起具有加強(qiáng)筋的作用，能增強(qiáng)換熱管的機(jī)械強(qiáng)度和抗振性能。

旋渦潔能管特征是換熱管外壁帶有有間隙的螺旋凹槽，管內(nèi)壁對應(yīng)的部位具有有間隙的螺旋凸起；由于間隙的存在，同時還有粗糙元的特性，旋流結(jié)合粗糙元效果，使紊流能深入壁面附面層內(nèi)部，徹底破壞流體與管壁之間的附面層，從源頭消除導(dǎo)致污垢形成的先決條件，旋流在具有粗糙元特性的間斷處產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖蝕作用，由此在管壁上生成廣泛的污垢沖蝕點，這種沖蝕點形成的沖蝕很容易擴(kuò)展到整個壁面，從而形成對污垢的清除，產(chǎn)生自潔效果。旋渦潔能管除了獨特的自潔效果外，還具有多孔表面的特性，對管外的凝結(jié)換熱和對流換熱具有顯著強(qiáng)化作用，因此具有高效換熱、自潔除垢、防垢的特點。