[發明專利]一種管內插橢球體強化循環粒子除垢防垢與傳熱裝置

有效

• 申請號: 201410841262.0
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104567523A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 彭德其;譚卓偉;吳淑英;俞天蘭
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: F28F13/12
• 分類號: F28F13/12;F28F19/00
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

技術領域

本發明涉及多相流除垢防垢領域，特別涉及一種管內插橢球體強化循環粒子除垢防垢與傳熱裝置。

背景技術

列管式換熱器的流道多數是簡單的直線狀，便于在線機械清洗運行過程中生長的污垢，但是其清洗效率低，流動阻力比較大引起能耗高，同時對管內的流體流速要求比較高。管內流態化技術具有防除垢和強化傳熱的功能，但是在流態化技術中有90%以上的流態化粒子集中在管中央，并未與管壁發生刮擦碰撞，流態化粒子利用率極低。管內旋流技術與流態化技術結合對流態化粒子與管壁刮擦碰撞率有一定提高，但是存在粒子分布不均導致磨損不均的問題。中國文獻《含固體粒子旋流場強化流體傳熱的實驗及模擬研究》中描述了扭曲管內循環流態化粒子除垢防垢與強化傳熱技術，將粒子流態化與旋流場結合起來，具有較好的防除垢和強化傳熱的效果，但是其存在一個難以避免的問題，其旋流場產生的離心力使得粒子主要分布于扭曲管凹處，也使得凹處的磨損量遠大于扭曲管凸處，在旋流場中粒子的均勻分布是一個技術難題。中國專利文獻CN200510032232.6公開的一種水平管內污垢螺旋線流態化在線清洗及其傳熱強化裝置，利用流態化與旋流效應可以提高換熱效果，并延長結垢周期，有一定的防垢除垢效果，但是內插螺旋線不能達到高強度旋流，絕大部分粒子還是集中分布在管中央，與管壁碰撞機率極低，粒子利用率極低。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種結構簡單、粒子均勻性和利用率高的管內插橢球體強化循環粒子除垢防垢與傳熱裝置。

本發明解決上述問題的技術方案是：一種管內插橢球體強化循環粒子除垢防垢與傳熱裝置，包括換熱管、掛鉤、螺旋導流葉片和橢球體內插物，所述掛鉤固定于換熱管一側的端部，所述橢球體內插物沿換熱管軸向設置于換熱管內，橢球體內插物通過連接線與掛鉤連接，所述橢球體內插物由多個橢球體串接而成，所述螺旋導流葉片沿橢球體軸向布設于每個橢球體上。

上述管內插橢球體強化循環粒子除垢防垢與傳熱裝置中，所述掛鉤固定在管口固定裝置上，管口固定裝置安裝在換熱管一側的端部。

上述管內插橢球體強化循環粒子除垢防垢與傳熱裝置中，相鄰的兩個橢球體之間可相對轉動。

上述管內插橢球體強化循環粒子除垢防垢與傳熱裝置中，所述螺旋導流葉片與橢球體軸線之間的夾角在-60°~60°之間，螺旋導流葉片高度h為2~10mm。

上述管內插橢球體強化循環粒子除垢防垢與傳熱裝置中，所述橢球體上螺旋導流葉片的安裝角度可調。

本發明的有益效果在于：本發明在橢球體上設有螺旋導流葉片，在橢球體內插物的迎流區，管內流體在橢球體和螺旋導流葉片的影響下，產生沿徑向分散的旋流，沿周向和徑向沖刷管壁；流體中流態化粒子沿徑向分散均勻分布，與管內壁的刮擦碰撞率顯著提高，流態化粒子利用率大幅度提高，隨機頻繁、非勻速、均勻地刮擦碰撞管內壁；在背流區，由于回流效應出現漩渦，同樣使得該處的換熱管內壁受到流體均勻的沖刷和粒子隨機頻繁、非勻速、均勻地刮擦碰撞。因此，不管是在迎流區還是背流區，管內流體及流態化粒子與管內壁的刮擦碰撞率及均勻性都得到了顯著提高，具有很好的除垢防垢作用，且強化了傳熱效果。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為圖中的A-A剖面圖。

圖3為單個橢球體的結構示意圖。

圖中：1.掛鉤，2.管口固定裝置，3.換熱器管板，4.換熱管，5.連接線，6.橢球體，7.螺旋導流葉片，8.液固兩相流。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。

如圖1、圖2所示，本發明包括掛鉤1、管口固定裝置2、換熱器管板3、換熱管4和橢球體內插物，所述掛鉤1固定在管口固定裝置2上，管口固定裝置2安裝在換熱管4一側（一般為液固兩相流體入口側）的端部，換熱管4固定掛鉤1一端的外壁上設有換熱器管板3，所述橢球體內插物沿換熱管4軸向設置于換熱管4內，橢球體內插物通過連接線5與掛鉤1連接，所述橢球體內插物由多個橢球體6串接而成，相鄰的兩個橢球體6之間可相對轉動，螺旋導流葉片7沿橢球體6軸向布設于每個橢球體6上，螺旋導流葉片7與橢球體6軸線之間的夾角α在-60°~60°之間，螺旋導流葉片7高度h在2~10mm，所述橢球體內插物的徑向尺寸小于換熱管4的內徑，橢球體內插物的長度比換熱管4長度略短。不同橢球體上的螺旋導流葉片，其安裝角度可以根據要求設置。