[實用新型]折流擾流組合式強化傳熱內插件

有效

• 申請號: 201220551756.1
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN202853457U
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 楊衛民;王峰;張震;閻華;關昌峰;丁玉梅
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: F28F9/24
• 分類號: F28F9/24
• 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、熱交換反應器等設備中換熱管內強化傳熱和防污除污的折流擾流組合式強化傳熱內插件。

背景技術

我國是資源大國，很多資源儲量位列世界前列，但同時，我國也是世界上人口最多的國家，很多資源的人均平均占有量低于世界平均水平，因此，我國又是一個資源緊缺的國家。改革開放以來，我國經濟飛速發展，經濟總量躍居世界前列，同時，我國也成為全球第一能源消耗大國，因此，節能減排對于我國經濟可持續發展至關重要。作為一種重要的換熱設備，管殼式換熱器廣泛應用于石油、化工、鋼鐵、電力等領域，且在工業應用中能源浪費嚴重，因此，換熱器是實現節能減排的關鍵設備。管殼式換熱器換熱管內常年積存的大量污垢嚴重影響了換熱器換熱性能的提高，而且還會滋生堵塞管道、腐蝕管道等破壞換熱器的現象，因此，實現換熱管防垢除垢是提高換熱器換熱性能的關鍵。長期以來，研究人員致力于換熱管內防垢除垢和強化換熱方法和裝置的研究。螺旋彈簧和螺旋線圈是比較早期的強化換熱和防垢除垢裝置，相關專利有：201110038943.X，專利名稱為“雙徑彈簧式傳熱管內插件管口固定裝置”，研究發現螺旋彈簧和螺旋線圈具有一定的強化換熱和防垢除垢效果。之后出現利用流體推動螺旋紐帶旋轉實現在線自動除垢的方法，有關螺旋紐帶中國專利有：CN?200989748Y,專利名稱為“自轉變流態塑料螺旋紐帶”；CN?2498574Y，專利名稱為“能防止換熱管結垢的螺旋紐帶裝置”；CN?2568324Y，專利名稱為“螺旋紐帶裝置”，螺旋紐帶具有強化換熱和防垢除垢的功效，但同時存在對管壁刮擦較嚴重，阻力大，使用壽命短等缺點。后來出現了強化換熱及防垢除垢轉子式結構，相關專利有：ZL200520127121.9，專利名稱為“轉子式自清潔強化傳熱裝置”；ZL201110050891.?8?，專利名稱為“換熱管內徑向階梯型轉子”，轉子式結構主要由固定架、轉子、柔性軸和支撐管構成，兩固定架分別固定在換熱管的兩端；支撐架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。在管內流體作用下，轉子繞軸轉動，轉子葉片對管壁進行輕微的刮擦，起到防垢除垢的作用，另外，轉子轉動，對管內流體進行擾動，增強流體湍流程度，進而起到強化換熱的作用。以上強化換熱方法及裝置對管內流體的作用方式比較單一，強化換熱能力有限，本項發明實現了同時對流體進行折流作用和擾流作用，強化管內中心流體和壁面流體的置換。

實用新型內容

本實用新型的目的是設計一種折流擾流組合式強化傳熱內插件，該裝置由折流環和擾流轉子組成，具有強化換熱和防垢除垢的作用。

本實用新型采用的技術方案如下：折流擾流組合式強化傳熱內插件，由折流環和擾流轉子構成，擾流轉子由空心軸和螺旋葉片組成，螺旋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，葉片迎水側與背水側棱邊具有一定傾角；折流環由空心軸和折流環片組成，折流環外徑小于與其組合的擾流轉子外徑，折流環片由兩段組成，一段是圓柱環，一段是圓錐環，折流環片表面光滑，圓錐環上有矩形、環形或其它形狀開孔，折流環片的圓錐環錐角傾角與擾流轉子葉片棱邊傾角相同；折流環與擾流轉子同軸組合排列，整體穿裝于固定中心軸線上，折流環頭部與擾流轉子尾部相結合或者折流環尾部與擾流轉子頭部相結合，兩個折流環之間可以間隔一個或多個擾流轉子。換熱管內傳熱流體在流動過程中，一部分中心湍流流體受到折流環的阻擋，流動方向轉變為徑向流動，與管壁處層流邊界層發生混合，并對其進行擾動；另一部分中心流體穿過折流環片表面開孔，以較高速度沖擊擾流轉子葉片，使轉子繞軸線旋轉，擾流轉子旋轉后反作用于管內流體，增強流體切向流動，進而增強流體的湍動程度；擾流轉子轉動過程中，轉子葉片棱邊對管壁進行輕微刮擦，同時擾動邊界層，減薄邊界層厚度。以上特點共同起到強化換熱和防垢除垢的作用。

本實用新型換熱管內折流擾流組合式強化傳熱內插件，擾流轉子沿空心軸圓周方向均勻分布的螺旋形葉片個數為兩個、三個或多個；擾流轉子可以是螺旋開槽葉片轉子、螺旋階梯轉子等不同類型的轉子。

本實用新型換熱管內折流擾流組合式強化傳熱內插件，折流環外徑小于與其組合擾流轉子外徑，折流環片表面開有矩形、環形或者其它形狀的孔，折流環片具有一定傾角。

本實用新型換熱管內折流擾流組合式強化傳熱內插件，折流環與擾流轉子同軸組合式排列，折流環尾部與擾流轉子頭部相結合或者折流環頭部與擾流轉子尾部相結合，整體穿裝于兩個掛件之間的轉軸上，兩個折流環之間可以間隔一個或多個擾流轉子。