[實用新型]一種管內擾流裝置

有效

• 申請號: 201821749967.X
• 申請日: 2018-10-27
• 公開（公告）號: CN209485128U
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 胡丞;張英;王紅濤;郭土;張偉
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
• 主分類號: F28F13/12
• 分類號: F28F13/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種管內擾流裝置，包括安裝于外管中心軸上的支撐管、可活動地套于支撐管外的套管和擾流元件，所述套管上開有條形槽，擾流元件通過條形槽的開口安裝于支撐管上；所述擾流元件包括若干組擾流臂和支撐臂，所述擾流臂由呈“人”字形的臂Ⅰ和臂Ⅱ組成，臂Ⅰ的一端鉸接于條形槽內的支撐管上，另一端向外管方向延伸，臂Ⅱ向支撐管方向彎折；所述支撐臂兩端分別鉸接于臂Ⅰ和套管上，形成一個三角形結構。本實用新型的裝置具有安裝和拆卸方便，安裝后運行穩定，擾流效果好，可強化管內對流換熱等優點。

技術領域

本實用新型涉及換熱強化領域，尤其是涉及一種管內擾流裝置，可以強化管內換熱過程。

背景技術

強化單向介質管內對流換熱的有效方法之一是使流體在管內產生旋轉運動，這時近壁面的流體速度增加，加強了邊界層內流體的攪動。同時由于流體旋轉，使整個流動結構發生變化，邊界層內的流體和主流流體得以更好的混合。以上這些因素都使換熱得到了強化。

各種插入物的強化傳熱機理包括：（1）形成旋轉流；（2）破壞邊界層；（3）中心流體與管壁流體產生置換作用；（4）產生二次流；（5）減小全場平均協同角，使Nu數增加，強化換熱等。

管內安裝插入物的強化換熱技術有顯著的特點：不改變傳熱面形狀；一般插入物的加工簡單，特別適用于現有設備的改造，不需要更換原有的管殼式換熱器。因此，管內插入物強化換熱技術在老廠挖掘改造中得到廣泛的應用。

傳統的管內插入物包括扭帶、螺旋線圈、繞花絲、螺旋彈簧、靜態混合器、立交盤梯形波帶等管內擾流元件。在工程應用中，這些擾流元件與管壁的余隙過大，由于流體的沖擊，這些擾流元件可能會在管內會發生震動，給安全生產帶來危害。如果擾流元件與管壁的余隙過小，則安裝、拆卸過程都很困難，增加施工費用和時間，尤其應用在大型換熱器上時。

發明內容

為解決現有技術中管內擾流裝置存在安裝不穩，以及安裝、拆卸過程復雜，施工難度大的問題，本實用新型擬提供一種管內擾流裝置，具有安裝和拆卸方便，安裝后運行穩定，擾流效果好，可強化管內對流換熱等優點。

本實用新型的技術目的是通過以下技術方案實現的：

一種管內擾流裝置，包括安裝于外管中心軸上的支撐管、可活動地套于支撐管外的套管和擾流元件，所述套管上開有條形槽，擾流元件通過條形槽的開口安裝于支撐管上；所述擾流元件包括若干組擾流臂和支撐臂，所述擾流臂由呈“人”字形的臂Ⅰ和臂Ⅱ組成，臂Ⅰ的一端鉸接于條形槽內的支撐管上，另一端向外管方向延伸，臂Ⅱ向支撐管方向彎折；所述支撐臂兩端分別鉸接于臂Ⅰ和套管上，形成一個三角形結構。

在上述管內擾流裝置中，本領域技術人員應當理解的是，通過改變可活動的套管與支撐管的相對位置，可以使擾流元件呈現伸展和收縮狀態，方便安裝和拆卸。

在上述管內擾流裝置中，進一步的，所述套管的一端連接有彈簧，從而可活動地套于支撐管外，彈簧固定于管托上，管托固定于支撐管頭。通過彈簧其的伸展和收縮可帶動套管運動，改變套管與支撐管的相對位置。

在上述管內擾流裝置中，進一步的，伸展狀態下，所述擾流臂的臂Ⅰ和套管之間呈20~60°的夾角，優選為30~40°。

在上述管內擾流裝置中，進一步的，所述擾流臂的臂Ⅰ和臂Ⅱ之間的夾角為120~160°，優選為135~150°。

在上述管內擾流裝置中，進一步的，所述臂Ⅰ的長度，使擾流元件在伸展狀態下，臂Ⅰ的一端接觸外管管壁。一方面可有效改變邊界層上流體的流動方向，實現核心區流體與黏性底層流體位置的改變，強化管內對流換熱效果，另一方面管壁可為擾流元件提供支撐，避免在換熱過程中水流沖擊引起的震動。

在上述管內擾流裝置中，進一步的，所述臂Ⅱ的長度為外管管徑的1/3~1/4。

在上述管內擾流裝置中，進一步的，每個擾流元件包括3~6個均勻排列的擾流臂，優選為3個或4個。