[發(fā)明專利]換熱管內(nèi)組合式擾流防垢內(nèi)插件

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710247309.4
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN106813532A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閔捷;譚卓偉;張喆;楊文三;徐嘉偉;李安俊;張璇;王振波;孫治謙;劉兆增
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: F28F13/12
• 分類號: F28F13/12;F28F19/00;F28G3/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及了換熱器換熱管中起到強化傳熱、擾流除垢作用的內(nèi)插件，以液體流動使其轉(zhuǎn)動，達(dá)到進(jìn)一步的強化傳熱和清潔除垢的效果。

背景技術(shù)

目前，換熱設(shè)備作為基礎(chǔ)設(shè)備-熱交換器廣泛應(yīng)用于石油、化工、動力、核能、冶金、制冷等能源行業(yè)。提高換熱器的效率是節(jié)能降耗的研究重點之一。目前換熱管管內(nèi)污垢沉積的現(xiàn)象非常普遍，換熱管管壁結(jié)垢增加了換熱管自身的熱阻，還會增加換熱管內(nèi)的液體流動阻力，隨著污垢的沉積，有時甚至?xí)霈F(xiàn)堵管等現(xiàn)象，嚴(yán)重的影響了換熱設(shè)備的換熱效率。為解決這種污垢堆積，換熱效率不高的現(xiàn)象，采用內(nèi)插件的方式是一種簡單、高效的解決方法。通過內(nèi)插件增加管內(nèi)液體的擾流程度，進(jìn)行防污除垢，提高了換熱管的換熱效率，在節(jié)能減排方面做出了貢獻(xiàn)。

在當(dāng)今研究的強化換熱措施中，常用的內(nèi)插件形式如螺旋彈簧、螺旋片、紐帶等實現(xiàn)換熱設(shè)備強化換熱的優(yōu)勢明顯，它們的結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，制造也較為方便。螺旋紐帶和內(nèi)置葉片都作為高效強化換熱的擾流除垢內(nèi)插件，廣泛應(yīng)用于換熱設(shè)備的強化換熱、防垢及流體混合等領(lǐng)域。人們?nèi)匀辉敢獠捎寐菪~帶作為內(nèi)插件的構(gòu)件起到擾流除垢的作用。目前，內(nèi)插件的螺旋紐帶常作為單獨的一條置于換熱管內(nèi)使用，換熱管內(nèi)的擾流程度不夠強，同時也不能加強流動邊界層的擾流作用，為了改進(jìn)這一缺陷，本設(shè)計提出了多個螺旋紐帶組合的擾流防垢內(nèi)插件。

發(fā)明內(nèi)容

目前的內(nèi)插件對于擾流程度和防垢除垢的效果并不理想，導(dǎo)致?lián)Q熱管的換熱效率無法提高。為了增大管內(nèi)擾流程度，從而達(dá)到提高換熱管管內(nèi)換熱效率的效果，尤其是針對管壁附近的液體進(jìn)行強化擾流的設(shè)計，達(dá)到減緩換熱管壁的結(jié)垢速度，同時在柔性軸的連接下，內(nèi)插件中的螺旋紐帶對管壁也有刮擦除垢的作用。

本次設(shè)計一種換熱管內(nèi)組合式擾流防垢內(nèi)插件，該發(fā)明設(shè)計將螺旋紐帶與支撐件組合起來，其整體的半徑小于換熱管的半徑。內(nèi)裝置為支撐件，支撐件由支撐板、旋轉(zhuǎn)端蓋、空心軸三者組成，其中支撐件上的支撐板與一個空心軸焊接在一起，本次發(fā)明在空心軸設(shè)置了四個支撐板，為了使該內(nèi)插件隨著液體轉(zhuǎn)動，支撐板的一端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)端蓋。外裝置為螺旋紐帶，通過旋轉(zhuǎn)紐帶上的軸連接在支撐板上的孔中，通過孔軸間隙配合的方式連接在靠近換熱管壁的邊界上。在換熱管的工作狀態(tài)下，液體通過外部的旋轉(zhuǎn)端蓋使支撐件開始旋轉(zhuǎn)，螺旋紐帶也隨著液體的流動繞著支撐件的空心軸旋轉(zhuǎn)，同時，螺旋紐帶也在軸孔配合下，自身開始轉(zhuǎn)動，幾個螺旋紐帶組合轉(zhuǎn)動起來進(jìn)一步的加大了管內(nèi)壁的擾流狀態(tài)，同時也破壞了管壁周圍的邊界層垢層，達(dá)到防垢除垢的效果。

支撐件上的支撐板在空心軸上可繞空心軸均勻排列，使得在流場沖擊下，繞著空心軸均勻旋轉(zhuǎn)，在特定的條件下，支撐板可繞空心軸不均勻分布，使得產(chǎn)生特定方向偏轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的同時，增強對一側(cè)管壁的摩擦，在下圖中1-圖5中為四個均勻分布在空心軸四周的支撐板。

支撐板的半徑根據(jù)換熱管的半徑進(jìn)行調(diào)整，小于換熱管管徑1mm～2mm，葉片形狀為圓弧狀。

外部的螺旋紐帶上設(shè)置有軸與支撐件中支撐板上的轉(zhuǎn)動孔連接，支撐板與空心軸的連接通過焊接等方式。

旋轉(zhuǎn)端蓋通過焊接方式連接在支撐件的空心軸上。

內(nèi)插件的連接方式可用鐵絲等撓性軸連接。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點:

(1)本組合式擾流防垢內(nèi)插件中設(shè)置的旋轉(zhuǎn)端蓋使該裝置在流體的流動下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的扭矩達(dá)到內(nèi)插件自旋的效果；

(2)本組合式擾流防垢內(nèi)插件中設(shè)置的支撐件與螺旋紐帶的組合結(jié)構(gòu)加大了換熱管內(nèi)擾流程度，同時增加了流體沖刷力，增大流體對污垢的剪切力；

(3)本組合式擾流防垢內(nèi)插件中設(shè)置的螺旋紐帶在工作時與換熱管壁接觸時，會刮擦管壁上的污垢，并通過螺旋紐帶的旋轉(zhuǎn)，進(jìn)一步加強了管壁周圍的擾流程度，達(dá)到防垢清垢的目的。

(4)本組合式擾流防垢內(nèi)插件中多個螺旋紐帶與支撐件的連接為可拆卸結(jié)構(gòu)，方便清洗，提高了插件的使用壽命。

附圖說明

圖1是本次換熱管內(nèi)組合式擾流防垢內(nèi)插件的三維示意圖；

圖2是本次換熱管內(nèi)組合式套擾流防垢內(nèi)插件中支撐件的三維示意圖；

圖3是本次換熱管內(nèi)組合式擾流防垢內(nèi)插件中轉(zhuǎn)動孔與轉(zhuǎn)動軸間隙配合的三維示意圖；

圖4是本次換熱管內(nèi)組合式擾流防垢內(nèi)插件中螺旋紐帶的三維示意圖；

圖5是本次換熱管內(nèi)組合式擾流防垢內(nèi)插件的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是圖5中A-A的剖面圖。