[其他]一种交叉锯齿型扰流子

说明书

本发明属化学工程与工程热物理领域。

普通的管壳式换热器，如果用于高粘度液体传热时，普遍存在着管内膜系数低，传热不均匀，且传热面积和泵功耗都很大等技术弱点。在管内安装扰流子是改善传热过程的有效方法之一。过去研究过的用于强化高粘度液体在低雷诺数下传热的扰流子，即插入物，有扭带、Kenics静态混合器等。但由于现有的扰流子的传热与阻力特性尚不够理想或是制造困难，因而在技术经济价值中优越性不大，到目前为止扰流子还很少工业应用，以节省面积或功耗为目的的工业应用还没有。

本发明的目的，正是为了克服以上扰流子的技术缺点，寻求一种在高粘度、低雷诺数下性能良好，且结构简单，易于制造的扰流子，以强化高粘度液体的传热过程。

交叉锯齿型扰流子的工作原理如图1。当流体自左向右流动时，锯齿带的第一块斜板对它左面的流体施加一个垂直向上的力，将管子中部的流体推向上方，并在板的周围产生环流。同样，锯齿带的第二块斜板使管中部的流体向下运动，并产生反方向的环流。锯齿型带子对流体的混合作用与静止容器中往复运动的长方形刮板的作用类同。交叉锯齿型扰流子的结构如图2所示。在圆管中插入一条锯齿带时，流体会在带两侧的弓形通道形成沟流。因此扰流子由两条相互垂直交叉的锯齿形窄带构成。为了保持两条锯齿带的相互位置，可每隔数个锯齿在两条锯齿带间管轴线位置上用一小段圆柱体联接。锯齿形扰流子的带宽b为圆管内径D的1／3～1／5，带斜面与管轴线的夹角α＝20°～60°。

交叉锯齿型扰流子的传热与阻力特性较以往的扰流子为优。在Pr＝135，300＜Re＜3000范围，b＝ (D)/4 α＝30°的交叉锯齿形扰流子与扭率为2.5的扭带相比，可节省传热面积25％或泵功耗60％。与Kenics静态混合器相比，传热面积和泵功耗基本相同，但阻力约小一半。交叉锯齿型扰流子与Kenics静态混合器一样，对管内流体有良好的混合作用，同样也适用于传质、混合、反应等过程。

本发明制造工艺简单。仅用厚度与带宽相等的两块钢板加工成锯齿形模具紧固在台钳上便可加工锯齿带。

经加工好的扰流子具有容易拉入管内，能依靠弹性在管内自行固定而无须点焊以及容易拉出，便于检修清洗的优点。

本发明经济效益显著。在完成同样换热任务的前提下（即物料的重量流量、传热量相同），装有交叉锯齿型扰流子的换热器可比普通换热器大大减少传热面积或泵功率。当管内流体Pr＝135，普通换热器管内雷诺数Res＝1040时，应用本发明可节省传热面积70％而保持泵功耗相同。当Res＝3000时，可节省泵功耗90％而保持传热面积相同。此外，交叉锯齿型扰流子还能使传热均匀，管内逗留时间一致。

交叉锯齿型扰流子的材质可为金属或塑料。