[實用新型]換熱管內開槽螺旋卷邊轉子

有效

• 申請號: 201220226321.X
• 申請日: 2012-05-18
• 公開（公告）號: CN202582350U
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 閻華;張震;關昌峰;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

本實用新型涉及一種應用于管殼式換熱器節能技術的內插件裝置，特別涉及一種具有自清潔與強化換熱功能的低能耗、高效率、使用壽命長的開槽螺旋卷邊轉子。

背景技術

在我國能源消耗70%為工業消耗，這些行業所消耗的能源絕大部分是熱能，基本上要通過熱交換過程來實現。電廠汽輪機的凝汽器、燒堿和純堿生產裝置中的蒸發器、乙烯裂解爐等典型的換熱設備普遍存在著能耗高，換熱效率低，容易積污結垢，清洗頻繁，清洗廢液排放量大的問題。國家“節能減排”的方針有力地促進了管殼式換熱器節能技術的發展。管殼式換熱器內壁中普遍存在層積污垢，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,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，如果流體泄露會造成重大安全隱患，因此傳統的處理辦法就是被迫采取停產清洗，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；為了更好地解決這些問題，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。而內插件作為一種典型的管程強化傳熱手段，也受到了人們的關注，中國專利申請號201110050891.?8，發明名稱為“換熱管內徑向階梯型轉子”，該裝置是由轉子、支撐架和連接軸線構成，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，多個轉子穿裝在連接軸線上，轉子是由空心軸和葉片構成，葉片呈階梯狀，每個葉片與空心軸成同樣的傾斜狀，相鄰葉片首尾相接，流體通過性能好，但該結構對流體阻力偏大，起轉流速過高，轉子軸向力疊加對掛件及軸線的作用力較大，轉軸壽命會降低，以上敘述的轉子葉片的排列是均勻分布在空心軸上的，為了便于轉子的安裝，轉子的外徑表面與換熱管內徑表面有較大的距離，這樣轉子的強化傳熱和防垢除垢能力受到了一定的限制。另外，轉子在轉動過程中會產生晃動，其葉片頂端就會與換熱管內壁產生刮擦，也會降低其使用壽命，因此轉子在換熱管內應該具有較好的對中作用，以降低其與換熱管內壁的刮擦作用，延長其使用壽命。

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導流槽結構，該結構轉子在提高換熱管傳熱性能的同時還具有防垢除垢的作用。并且該轉子葉片的頂端設置有卷邊結構，使得該轉子在管內轉動過程中具有很好的對中性，延長轉子的使用壽命。

為實現上述目的采用的技術方案是：換熱管內開槽螺旋卷邊轉子，由空心軸和葉片構成，空心軸為管狀結構，空心軸內徑大于轉軸外徑，葉片位于空心軸外表面，葉片外徑小于換熱管內徑，葉片表面光滑且繞空心軸呈螺旋狀，轉子葉片分為開槽葉片和卷邊葉片兩種。開槽葉片的迎水面在沿空心軸徑向設置有導流槽結構，開槽葉片徑向厚度由大變小，背水面無導流槽結構，以減少流體流經轉子時的壓力損失。導流槽距葉片根部有一定距離，以保證葉片具有足夠的強度和剛度。開槽葉片最先與流體接觸的棱邊進行倒斜角或倒圓角，空心軸遠離進水端沿圓周方向均勻地開有與所述空心軸內孔相通的孔，通過改變開槽卷邊葉片沿空心軸軸向的螺旋角、軸向長度、徑向高度、卷邊結構的卷曲程度和軸向長度、導流槽與葉片根部的距離以及導流槽沿空心軸軸向的長度來改變流體對轉子的旋轉力矩，開槽葉片和卷邊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。傳熱流體流過開槽葉片時，會對轉子產生軸向力，開槽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。開槽葉片在轉動過程中，會使傳熱流體沿導流槽表面產生離心運動并甩向換熱管管壁，不僅增強了傳熱流體的徑向流動，同時對管壁附近傳熱流體的邊界層產生沖擊，從而破壞傳熱流體的邊界層，達到強化傳熱且阻止污垢的形成和沉積的目的。卷邊葉片的頂端設置有卷邊結構，該轉子依靠卷邊葉片的自懸浮機理在流體中旋轉時能夠起到良好的自對中作用，以降低葉片頂端與換熱管內壁的刮擦作用，延長其使用壽命，由于卷邊產生的圓弧，卷邊葉片形成的最大轉動半徑可以與換熱管內徑的半徑很接近，盡管二者間隙很小，但對管壁的刮擦作用不大，防垢和除垢效果更好，同時，卷邊葉片能夠顯著改變流體流動方向，產生渦流，增大流體的湍動程度，進一步實現防垢除垢和強化傳熱的目的。

本實用新型換熱管內開槽螺旋卷邊轉子，沿空心軸圓周方向均勻分布的葉片個數為兩個、三個或多個。

本實用新型換熱管內開槽螺旋卷邊轉子，開槽葉片迎水面表面的導流槽個數為一個、兩個或多個。

本實用新型換熱管內開槽螺旋卷邊轉子，卷邊結構對稱設置在每個卷邊葉片的頂端，由光滑曲面進行過渡連接。

本實用新型換熱管內開槽螺旋卷邊轉子，葉片橫截面形狀為梯形、正方形或其他形狀。