[發明專利]一種管式換熱器及其擾流裝置

有效

• 申請號: 201410034944.0
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103808197A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 王云英;喬海周;趙曉嵩;張有
• 申請（專利權）人: 濰柴動力股份有限公司
• 主分類號: F28F13/12
• 分類號: F28F13/12
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 魏曉波

技術領域

本發明涉及換熱設備技術領域，特別涉及一種用于管式換熱器的擾流裝置。本發明還涉及一種包括上述擾流裝置的管式換熱器。

背景技術

作為一種重要的過程設備，管式水換熱器廣泛應用于火電及柴油發電機組、石油冶煉、冶金、造紙等行業。為提高水換熱器的性能，多在換熱管內設置擾流裝置，以便防止水垢在管壁堆積，且能夠強化不同溫度的介質在管程內的對流傳熱效率。

請參考圖1，圖1為一種典型的用于管式換熱器的擾流裝置。

一種典型的擾流裝置包括安插在換熱管內側的至少一段異徑轉振彈簧，異徑轉振彈簧與螺旋槳以固定連接的方式形成一個轉動元件，各轉動元件之間通過聯軸節轉動連接以組成可旋轉的系統，該系統的兩端分別通過拉振彈簧固定于換熱管兩端的支架上。當兩種溫度不同的流體介質在換熱管內進行熱交換時，由于流體的流動作用，使螺旋槳帶動異徑轉振彈簧轉動，從而通過螺旋槳的轉動實現擾流作用，并同時通過彈簧對管壁的刮磨實現除垢。

但是，在上述擾流裝置中，其異徑轉振彈簧與螺旋槳固定連接，螺旋槳旋轉時帶動異徑轉振彈簧同步旋轉，較易造成彈簧的疲勞損壞；同時，上述各相鄰兩螺旋槳之間的距離是固定的，可根據渦流的衰減程度適當安排螺旋槳的排列位置，以期達到最合適的強化效果；但是，換熱器內的介質流速并不是一成不變的，如果固定相鄰兩螺旋槳之間的軸向距離，當介質流速小時，渦流的衰減程度快，起不到強化的效果；而當介質流速過大時，前一個渦流發生器產生的渦流會和后一個渦流發生器產生的渦流碰撞，造成不必要的損失。

因此，如何根據介質流速的變化調整擾流裝置的內部結構，以便在各種流速下均能夠得到較好的擾流效果，從而提高擾流裝置的性能，就成為本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于管式換熱器的擾流裝置，其能夠在不同的介質流速下均具有較好的擾流效果，從而具有較好的擾流性能。本發明的另一目的是提供一種包括上述擾流裝置的管式換熱器。

為解決上述技術問題，本發明提供一種用于管式換熱器的擾流裝置，包括至少兩個渦流發生器，還包括設置于所述管式換熱器的換熱管內的固定軸，所述固定軸沿所述換熱管的軸向延伸；所述渦流發生器套裝于所述固定軸，并與所述固定軸間隙配合，相鄰兩所述渦流發生器之間安裝有彈性元件，所述彈性元件的形變方向為所述固定軸的軸向。

優選地，所述渦流發生器包括輪轂和與所述輪轂轉動連接的擾流片，所述輪轂套裝于所述固定軸，并與所述固定軸間隙配合，所述彈性元件安裝于相鄰的兩所述輪轂。

優選地，所述擾流片有多個，各所述擾流片在所述輪轂的周向均勻設置。

優選地，所述擾流片的最大外徑小于所述換熱管的內徑。

優選地，所述固定軸為絲杠，所述輪轂開設有非圓形孔，所述絲杠的外周形狀與所述輪轂的非圓形孔形狀相同。

優選地，所述彈性元件為彈簧。

優選地，所述彈簧的外徑與所述換熱管的內徑相等。

本發明還提供一種管式換熱器，包括換熱管和安裝于所述換熱管內的擾流裝置，所述擾流裝置為如上所述的擾流裝置。

本發明所提供的擾流裝置用于管式換熱器，該擾流裝置包括至少兩個渦流發生器，以及設置于所述管式換熱器的換熱管內的固定軸，固定軸沿換熱管的軸向延伸；各渦流發生器均套裝于固定軸，并與固定軸間隙配合，以便渦流發生器能夠在介質流的作用下沿固定軸軸向運動，相鄰兩渦流發生器之間安裝有彈性元件，彈性元件的形變方向為固定軸的軸向，以通過彈性部件實現渦流發生器的軸向定位。

當管式換熱器的換熱管內有介質流流動時，介質流作用于渦流發生器，并推動渦流發生器繞固定軸轉動，從而在圓管內形成旋轉渦流，水流流動速度（雷諾數）越大，渦流發生器的轉動速度越快，形成的渦流周期越長。在換熱管內的介質流流速發生變化時，介質流施加給渦流發生器的軸向力也發生變化，則相鄰兩渦流發生器之間的彈性元件受到的軸向力改變，彈性元件的壓縮或伸長狀態發生改變，從而帶動渦流發生器沿固定軸的軸向轉動至彈性元件再次達到平衡的狀態，即彈性元件的軸向彈性力與介質流施加的軸向力再次相等的狀態，此時，渦流發生器再次達到與當前介質流流速相匹配的擾流狀態。

這樣，通過選擇彈性元件的材料參數，即能夠令介質流流速發生變化時，相鄰兩渦流發生器的軸向位置做出及時調整，使得擾流裝置在不同的介質流速下均具有較好的擾流效果，從而提高了擾流裝置的擾流性能。