[發明專利]一種基于旋轉橫向射流的高效換熱器

無效

• 申請號: 201210369060.1
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN102840772A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 鄭友取;李國能;胡桂林;張治國
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: F28D7/00
• 分類號: F28D7/00;F28F13/12
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所 33230
• 代理人: 曹紹文

技術領域

本發明涉及換熱設備的管式換熱器，特別涉及一種基于旋轉橫向射流的高效換熱器。

背景技術

工業生產中廣泛采用各類換熱器進行熱量交換，在眾多的換熱器中，管式換熱器的應用最為普遍。傳統的管式換熱器由管殼和換熱管束兩部分組成，這種管式換熱器依靠換熱管束壁面兩側的溫差實現換熱，在運行時由于管殼和換熱管束之間的流體流動穩定，導致動量邊界層和溫度邊界層厚度大，此時換熱器的換熱性能有限，換熱系數低。

現有的管式換熱器采用優化設計，如優選材質、布置隔板、增設肋片等，通過實驗規模的換熱器模型進行熱態試驗和數值模擬相結合來改善換熱器的換熱性能，提高換熱器的換熱系數，最后再進行工業應用。

但是，現有的管式換熱器在現場中存在著以下缺點：工業規模的管式換熱器換熱系數不高，使得換熱器體積龐大，消耗鋼材嚴重，造價昂貴，在長期運行后積灰積垢嚴重，從而大幅度降低換熱器的換熱系數，因此目前的管式換熱器在大幅度提高換熱性能上缺乏簡單可靠的方法。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種基于旋轉橫向射流的高效換熱器，有效地解決管式換熱器換熱系數不高，體積龐大導致的占地空間大等問題。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種基于旋轉橫向射流的高效換熱包括管式換熱器，管式換熱器上設有旋轉橫向射流調節裝置，所述的旋轉橫向射流調節裝置包括橫向射流噴口、旋流發生器、調節閥、截止閥，所述的旋流發生器設置在橫向射流噴口內，所述的橫向射流噴口外依次設置調節閥、截止閥。

作為改進，所述的旋轉橫向射流調節裝置設有具有形狀因子為0.5～0.8的橢圓噴口，所述的橢圓噴口后端與耐壓軟管一端相連接，耐壓軟管另一端連接換熱氣源。

作為優選，所述的旋流發生器產生旋流強度為0.3～0.8的旋轉氣流。

作為優選，所述的旋轉橫向射流調節裝置向管式換熱器內噴入總換熱風量的4%～10%。

作為優選，所述的旋轉橫向射流調節裝置安裝在管式換熱器的側壁上，其安裝高度為管式換熱器換熱主體高度的三分之二所在的位置。

本發明增設了旋轉橫向射流調節裝置，采用湍流擬序結構的控制方法，施加旋轉橫向射流后，管式換熱器內管殼與換熱管束之間的流體流動得到控制，從而解決了常規管式換熱器換熱效率不高的問題，比常規的管式換熱器大幅度提高了換熱效率，降低了積灰厚度，換熱器結構簡單、運行可靠、維護低廉，具有顯著的效果。

附圖說明

圖1是本發明實施例1的結構示意圖；

圖2是本發明的旋轉橫向調節裝置的結構示意圖；

圖3是未啟動旋轉橫向調節裝置前管式換熱器的對流換熱系數；

圖4?是啟動旋轉橫向調節裝置后管式換熱器的對流換熱系數。

圖中：1是管式換熱器，2是旋轉橫向調節裝置，3是橫向射流噴口，4是旋流發生器，5是調節閥，6是截止閥。

具體實施方式

下面對照附圖結合實施例對本發明作進一步的說明。

實施例1，如附圖1、圖2所示，一種基于旋轉橫向射流的高效換熱器包括管式換熱器1、旋轉橫向射流調節裝置2，旋轉橫向射流調節裝置2安裝在管式換熱器1的側壁上，其安裝高度為管式換熱器1換熱主體的高度的三分之二所在的位置，旋轉橫向射流調節裝置2包括橫向射流噴口3、旋流發生器4、調節閥5、截止閥6，橫向射流噴口3內設有旋流發生器4，橫向射流噴口3外依次設有調節閥5、截止閥6。旋轉橫向射流調節裝置2具有形狀因子為0.7的橢圓噴口，橢圓噴口后端與耐壓軟管一端相連接，耐壓軟管另一端接換熱氣源。

旋流發生器4產生旋流強度為0.3的旋轉氣流，旋轉橫向射流調節裝置2向管式換熱器1內噴入總換熱風量的8%，也就是說管式換熱器1進口風量為總換熱風量的92%。

實施例1的控制實例如下：在雷諾數Re=563～2282，旋流強度S_w=0.8的工作條件下，本發明涉及的一種基于旋轉橫向射流的高效換熱器在沒有啟動旋轉橫向射流調節裝置前，其實測管式換熱器的對流換熱系數如圖3所示，計算得到平均對流換熱系數為24.2?W/m²-K；啟動旋轉橫向射流調節裝置，采用8%的換熱風量進行換熱調節，其對流換熱系數如圖4所示，計算得有平均對流換熱系數為57.4?W/m²-K，對流換熱系數提高了137.2%。