[发明专利]一种单元组合式强化传热装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于管壳式换热器、热交换反应器等设备中传热 管内防污垢和强化传热的内插元件，特别是涉及一种利用传热管内流体 作为动力的单元式强化传热装置领域。

背景技术

在石油化工、电力、冶金、造纸、食品等诸多领域都要应用到大量 的管壳式换热器，如冷凝器、蒸发器等。这些换热器在生产过程中，由 于管壁附近的区域的滞留边界层较厚，影响换热效率，加之在换热面表 面普遍存在的污垢，使得传热效率大幅降低，能耗显著增高。为此，通 常需要采取停产清洗的被动措施，大大降低了生产效率。ZL95236063公 开了实用新型名称为“转子式自清洁强化传热装置”的专利申请，该装 置由固定架、转子、柔性轴和支撑管构成，两固定架分别固定在传热管 的两端；转子的外表有螺棱，转子上有中心孔；支撑管设在转子与固定 架之间，柔性轴穿过转子的中心孔和支撑管固定在两固定架上。这种装 置具有自动在线预防结垢、清洗和转子扰流强化传热的功能。流体在传 热管内顺流或逆流的情况下，均有阻垢和强化传热的作用。但是，由于 其结构为连续的螺棱设计方案，工作介质在传热管内流动时，在流量一 定的工作状态下，转子的旋转速度是由螺棱的螺旋升角所决定的，螺旋 升角越小，即螺棱导程越短，则转子旋转速度越快，但同时其流动阻力 也随之增加。当转子旋转速度较高，例如在200转/分以上时，传热管 内流体则在螺棱的扰动下造成紊流，强化传热效果显著，但是，流动阻 力增加问题也十分突出，经过水流量试验表明，在长度为8米、直径为 23毫米的传热管中，采用导程为100毫米的三棱转子的传热管与光管对 比，由于通流面积减小在相同功率的泵送条件下，流量减少30％以上。 虽然通过在螺棱上开孔的办法可使流阻增大的问题得到一定程度的缓 解，但是给成型加工带来模具结构复杂化、制造成本增加、使用寿命减 短等一系列问题。

发明内容

本发明的目的是设计一种单元组合式强化传热装置，在保持自清洁 强化传热性能的同时，能够显著地降低管内介质的流动阻力、减小磨耗， 延长转子的使用寿命，并提高转子工作转速的可控性。

本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种单元组合式强化传热 装置包括转子、支撑架、套轴和连接轴线，支撑架固定在传热管的两端， 连接轴线的两端分别固定在支撑架上，套轴中心为通孔，数个套轴穿装 于连接轴线上，所述转子穿装于套轴上，一个或多个转子与一个套轴配 套。

转子由扰流旋叶、合页铰链结构、尾部螺旋驱动桨叶组成，扰流 旋叶为单棱、两棱或多棱，尾部螺旋驱动桨叶有平滑过渡的斜面，扰流 旋叶的头部(迎流面)边缘为圆弧结构或倒角或流线形结构。

转子扰流旋叶可以是平直薄片、或者是波纹状扰流结构，也可以是 中空线框结构，或弹簧状螺旋线。

转子的扰流旋叶或尾部螺旋驱动桨叶可以设置突起、凹槽或者通孔 镂空。

套轴端部设置有同轴结构，套轴之间头尾相接，转子穿装其上，套 轴的同轴结构是圆锥方式，还可以是球窝方式、万向节方式或者卡扣方 式，头尾连接处还可设置止转结构。

转子与套轴大头端面结合端面设有液膜自润滑结构。

所述转子与套轴组合可以首尾相连整串式穿装于连接轴线上，也可 以通过限位件分成转子数量相同或不同的若干组，使转子旋转速度均匀。 转子与套轴组合穿装于连接轴线上，连接轴线可以是刚性的圆棒，也可 以是柔性的软绳。

所述转子是由陶瓷、金属或者是由高分子材料或者复合材料制作。

本发明涉及的传热管内自清洁强化传热的转子套轴组合，其单个零部 件的长度、旋转外圆直径和尾部螺旋驱动桨叶所倾斜的角度等参数，可 根据传热管内径、管内介质流速等工作条件和制造成本等情况来确定。