[發明專利]換熱管內擾流清垢轉子

有效

• 申請號: 201310714852.2
• 申請日: 2013-12-21
• 公開（公告）號: CN103673746A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 楊衛民;何長江;關昌峰;閻華;張震;丁玉梅
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: F28G3/00
• 分類號: F28G3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種管殼式換熱器設備中換熱管內的強化傳熱以及防垢清垢的內插元件，尤其涉及一種以換熱管內液體提供動力的，起到強化傳熱以及防垢清垢作用的換熱管內擾流清垢轉子。

技術背景

近幾年來節能減排技術成為各國爭相研究的重要關鍵技術。管殼式換熱器作為石油、化工、火電、核電、冶金、輕工、航空器件和船舶車輛等眾多領域中應用最為廣泛的熱交換設備，其換熱效率的高低直接影響到整個國家甚至世界節能減排的效果，但是管殼式換熱器的換熱管中，普遍存在結垢問題，污垢不但能夠增加熱阻，降低傳熱效率，還會增加管道的流動阻力，有時甚至會出現堵管等現象，嚴重的影響了設備效率，產生重大能源浪費。污垢一般都會伴隨著腐蝕，垢下腐蝕嚴重時會出現管壁泄露，對設備的安全造成很大的威脅?，F在對污垢的處理方法是進行停機清洗，采用高壓水槍清洗或者酸洗等清洗方式，不但照成人力物力的浪費，清洗的廢水還會造成環境的污染，并且停機清洗還影響了工廠的連續生產，降低了生產效率。人們一直試圖的發明一種在線清洗技術，其中之一就是利用流體推動螺旋紐帶旋轉來實現在線自動除垢的方法，中國專利申請號為：CN1424554，專利名稱為“雙擾流螺旋式強化換熱及自動除垢裝置”，但是由于螺旋紐帶為一條整帶，換熱管在經過加工安裝后不夠順直，螺旋紐帶與換熱管內壁之間會產生不均勻的縫隙，這樣紐帶的除垢作用小而不均勻，除垢效果不理想。之后中國專利號為ZL200520127121.9，公開了發明名稱為“轉子式自清潔強化傳熱裝置”的專利申請，此裝置是由固定架、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；轉子的外表面有螺旋棱，轉子上有中心孔；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。但是專利的轉子采用擾流沖擊管壁的方式進行防垢，只是達到了延緩結垢的效果，不能清垢。

發明內容

為解決現有的技術只能防垢不能清垢除垢的缺點，本發明的目的是設計一種能清垢防垢以及強化傳熱的新型的轉子，該轉子包含內葉片、外葉片以及中心軸，外葉片的外部有一圓柱滾子，滾子上有條狀凸起，當轉子受到液體的驅動轉動時，轉子外葉片上的圓柱滾子與管壁接觸并在管壁上滾動，凸起擠壓切割污垢，使其脫落，起到清垢防垢的目的。

為解決上述問題采用的技術方案是：換熱管內擾流清垢轉子，主要包含內葉片、外葉片以及中心軸，中心軸為一圓管，外葉片與內葉片相連，內葉片與中心軸相連，外葉片不直接與中心軸相連。內葉片為螺旋形，液體流經內葉片時對葉片提供一個驅動力，使轉子轉動，轉子內葉片對液體產生擾流作用，增加液體的湍流程度，起到強化傳熱的效果；內葉片上開有幾何形的通孔，用以降低轉子的阻力。外葉片為直板形，外葉片的外部有一圓柱滾子，圓柱滾子外表面與換熱管的內壁接觸，圓柱滾子的中心軸固定于外葉片上，圓柱滾子繞滾子中心軸轉動。滾子上有條狀凸起，使圓柱滾子的平滑表面變為帶有山峰狀起伏表面，柱狀滾子上條狀凸起與換熱管內壁接觸時，使圓柱滾子與換熱管內壁的接觸面積減小，在相同的推力的作用下，增加了圓柱滾子在接觸點對污垢的壓力，條狀凸起能壓入污垢層內，對污垢有擠壓切割的作用，當轉子轉動條狀凸起與管壁脫離時，條狀凸起對換熱管內壁的污垢起到一個剝離的作用，使污垢脫落。內葉片產生的旋轉流把脫落的污垢從管壁帶離，起到清除換熱管管壁污垢的效果。圓柱滾子沿管內壁轉動，使潔凈換熱管內的污垢在污垢起始階段就被阻斷，起到了防垢的效果。轉子轉動時，外葉片對液體有擾流作用，增加了液體的湍流程度，起到強化傳熱的效果。內葉片與外葉片間有一個縫隙，轉子轉動時，葉片擠壓液體，使其流過縫隙，形成徑向流，起到強化傳熱的作用，徑向流能沖擊滾子剝落的污垢，將其帶離管壁。

本發明換熱管內擾流清垢轉子，內葉片的個數為一個、兩個或多個，內葉片上通孔的截面形狀為圓形，正方形，平行四邊形等幾何形狀。

本發明換熱管內擾流清垢轉子，外葉片個數為一個、兩個或多個，其與內葉片的個數相同或者不同。

本發明換熱管內擾流清垢轉子，一個外葉片上的圓柱滾子為一個、兩個或多個，圓柱滾子上的條狀凸起截面為梯形、三角形、矩形等幾何形狀，條狀突起的個數為一個、兩個或者多個。

本發明換熱管內擾流清垢轉子，內葉片與外葉片為焊接、鉚接或一體成型等連接方式，內葉片與中心軸的為焊接、鉚接或一體成型等連接方式。

本發明換熱管內擾流清垢轉子，轉子由高分子材料、高分子基復合材料、金屬或者陶瓷材料制作。