[发明专利]一种近壁面带有内螺旋翅片的弯管

说明书

本发明的目的在于提供一种近壁面带有内螺旋翅片的弯管，适用于气液两相流体及含易挥发介质的流体的输送领域，消除由于弯管流动反向发生改变且管道壁面内外侧曲率不协同所引起的边界层分离及二次涡流，从而降低弯管内外壁面的腐蚀程度，提高流体输送管道的使用寿命。本发明采用的技术方案如下：一种近壁面带有内螺旋翅片的弯管，包括弯管管体、弯管管体两端的入口管口法兰和出口管口法兰、2～6组内螺旋翅片，所述内螺旋翅片沿着弯管管体内壁面在弯管内部从入口延伸至出口，所述内螺旋翅片为变螺距翅片，且螺距沿着流动方向呈现先减小后增大趋势。

技术领域

本发明属于管道防腐技术领域，特别涉及一种流体输送管道用于实现腐蚀消减作用的近壁面带有内螺旋翅片的弯管。

背景技术

管道是炼油和化工行业实现流体输送，连接各个工艺流程，保证工艺过程正常运转的关键设备；在炼油化工生产过程中，管道输送的流体种类非常多，按照介质的状态可分为纯气相、纯液相、气液两相以及气固两相。而目前在输送气液两相或者含有易挥发组分的纯液相流体时，流体流经管道弯头位置处，由于管道弯头内外侧曲率的不协同，导致流体在弯管的内外壁面，特别是内壁面靠近出口位置发生边界层分离现象，同时由于内外侧壁压力不均一而产生的二次涡流现象，这两种现象导致弯管在内壁面靠近出口位置发生严重的空化腐蚀；因此提出一种具有腐蚀消减作用的近壁面带有内螺旋翅片的弯管，对于改善弯管的腐蚀特性及提高管道的寿命都具有重要的意义。

降低管道腐蚀的措施有很多，包括添加缓蚀剂、涂层保护、更换管道材质以及阴极保护等措施，但是上述这些常用的措施还主要是针对流体输送管道中常见的化学腐蚀和电化学腐蚀所提出的，对于由于弯管流动反向发生改变且管道壁面内外侧曲率不协同引起的边界层分离及二次涡流多导致的腐蚀的消减作用不大；现有文献(专利号：ZL201410155224.X)中也提出了一种减少振动和降低气蚀的管道减震装置，主要是利用一组变升角的螺旋导流管以及双侧变升角的螺旋导流管产生旋流作用来降低管道振动和消除气蚀的，但是这种管道减震装置结构比较复杂，不适应于弯管结构，而现有文献(专利号：ZL201710392415.1、专利号：ZL201520040984.6)分别提出了用于循环泵入口的流体螺旋导流节能装置及依靠螺旋导流部件提高油气分离效率的压缩机排气管及具有这种排气管的压缩机，但是这两种装置的流动阻力损失较大，也不具有变截面导流作用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种近壁面带有内螺旋翅片的弯管，适用于气液两相流体及含易挥发介质的流体的输送领域，消除由于弯管流动反向发生改变且管道壁面内外侧曲率不协同所引起的边界层分离及二次涡流，从而降低弯管内外壁面的腐蚀程度，提高流体输送管道的使用寿命。

本发明采用的技术方案如下：一种近壁面带有内螺旋翅片的弯管，包括弯管管体、弯管管体两端的入口管口法兰和出口管口法兰、2～6组内螺旋翅片，所述内螺旋翅片沿着弯管管体内壁面在弯管内部从入口延伸至出口，所述内螺旋翅片为变螺距翅片，且螺距沿着流动方向呈现先减小后增大趋势，实验数据及仿真模拟均发现，采用沿流动方向先减小后增大的变螺距翅片，较之等螺距翅片及其他变化趋势的翅片具备更优越的防腐蚀性能，分析原因认为其能够有效防止形成稳定旋涡，从而防止了空化腐蚀现象。所述内螺旋翅片通过焊接或铸造的方法连接到弯管管体内部。

所述弯管可为单弯管、U形弯管和S形弯管，弯管的两端分别与入口法兰和出口法兰连接，共同组成具有腐蚀消减作用的螺旋导流弯管；该具有腐蚀消减作用的近壁面带有内螺旋翅片的弯管可通过入口法兰和出口法兰与其他管路连接，当流体流经该弯管时，内螺旋翅片的作用使内部流体流线由弯管的同心圆转变为螺旋线方向，增加的流动过程的紊流特性，降低了流体在弯管内流动时所引起的边界层分离及二次涡流，实现了腐蚀的消减作用。