[实用新型]粒子外循环螺旋强化卧式列管换热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及粒子外循环螺旋强化卧式列管换热器，涉及卧式列管换热器管内传热强化和污垢的在线清洗。它适用于含水平传热管的各种列管式传热设备，如换热器、冷凝器、蒸发器等。

背景技术

应用于水平传热管内传热强化及其污垢在线清洗的现有技术有多种。在较高流速工况下应用的有自转塑包螺旋线技术(ZL2004200351029，传热管内污垢在线自动清洗的流体动力塑包螺旋线，2005.2.20.)、自转塑料光滑扭带技术(俞天兰、彭德其、俞秀民等，汽轮机冷凝器自转塑料纽带自动在线连续除垢防垢技术研究.现代化工，2002，(6)44-46)，在中低流速工况下应用的有自转塑料斜齿扭带技术(彭德其、刘桂英等，一种新型传热管自动清洗用强化斜齿扭带研究，轻工机械，2003，(2)：84-85)。这些流体动力自转清洗技术的主要不足有四点：一是为了清洗元件依靠热流体动力自转，对流速大小要求较高；二是结构比较复杂，设备费较高；三对硬垢的清洗能力较低，并且自身磨损较快；四是污垢清洗的均匀性不够好。水平管内流态化技术清洗硬垢的能力强，均匀性也好，但是在要求流道内有2m/s以上的高流速(ZL93233428.8，管内循环流态化传热设备[P]，1994.4.1，)，而且运行时无传热强化功能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有流体动力自转连续扭带类清洗技术存在的四方面问题：硬垢清洗难、设备费较高，同时解决现有的水平管内流态化清洗无传热强化功能和流速要求高的两大问题，提出粒子外循环螺旋强化卧式列管换热器，传热强化效果较好，并且能在0.45m/s的较低流速下在线、均匀地清洗硬垢软垢，可靠性高，成本低廉，可以广泛地应用于含水平传热管或含水平传热流道结构的各种列管式传热设备，如换热器、冷凝器、蒸发器等等。

本实用新型的技术方案为：粒子外循环螺旋强化卧式列管换热器由传热管、螺旋线、循环槽、粒子、进出管线等组成。在传热设备的每根传热管内设置有与传热管大体等长的螺旋线，螺旋线的尺寸主要按传热强化与流体阻力要求设计，螺旋线的直径d可以在1～6mm范围，螺距T与传热管内径d_i的比值(T/d_i)在1.00～2.5范围，外径D与传热管内径d_i的比值(D/d_i)在0.75～0.98范围。在换热器与循环槽之间的的进口管、出口管线、流化液管的水平段管内也设有螺旋线，螺旋线的尺寸主要按防止粒子沉积的可靠性要求和低阻力两原则设计，螺旋线的直径d可以在2～8mm范围，螺距T与这些管内径d_i的比值(T/d_i)在1.25～3.5范围，外径D与传热管内径d_i的比值(D/d_i)在0.90～0.98范围，主要依据流速大小取值，流速愈高，取值愈大。螺旋线可以是钢丝螺旋线，也可以是外面塑包的钢丝螺旋线。循环槽分为上下两部分，循环槽的下部设计有流态化液配制管，经过连通阀连通。循环槽与换热器的管程液体进出管线连通，清洗操作通过三通阀的切换实现。运行时，传热管内螺旋线是对流传热的强化元件，可以使管内侧给热系数提高50％左右。管内污垢需要清洗时，管程液体经过粒子循环槽的流态化液配制管，自动配制成含有一定粒子浓度的旋液流态化液体以后，再通入传热设备的各传热管内。由于固体粒子的密度比液体大得多，原先在水平传热管内会自发地向横截面的下部沉降，导致横截面粒子浓度的上稀下浓和清洗效果的不均匀性。但是，传热管内设置螺旋线以后，管内液体由原先的单一轴向流动，改为螺旋线流。螺旋线流动的周向分速度将下沉的粒子推向上方，有效地解决了传统流态化的横截面粒子浓度不均匀性问题，达到上半周污垢与下半周管内壁污垢清洗一样均匀的目的。并且，正是由于螺旋线导向形成的周向分速度对粒子的推动作用，使横截面的流态化粒子浓度达到基本均匀分布的流速要求大大降低，可以由2.2m/s降低到0.35m/s左右。由于流速的要求较低，传热设备的阻力就不大。所以，这种新结构的换热器对泵的流量与扬程无额外要求。流态化清洗使用的粒子可以是河沙、瓷球、金属球、塑料球、胶球，依据液体的腐蚀性、温度、污垢的软硬等选择。由于传热管内的螺旋线不要求自转，因此结构大大简化，可靠性高。因此，该技术可以广泛地应用于含水平传热管或含水平传热流道结构的各种列管式传热设备，如换热器、冷凝器、蒸发器等等，对每一管程的传热管数比较少的换热器特别有利。

附图说明

图1是本实用新型的粒子外循环螺旋强化卧式列管换热器示意图。

具体实施方式