專利名稱：傳熱管內(nèi)自動(dòng)清洗及傳熱強(qiáng)化裝置的制作方法
一種傳熱管內(nèi)污垢在線、連續(xù)、自動(dòng)清洗及傳熱高效強(qiáng)化裝置，它可廣泛地應(yīng)用于煉油、化工、石油化工、電力、冶金、制藥、食品、輕工等工業(yè)部門的各種管式傳熱設(shè)備，例如。尿素分解加熱器、煉油工業(yè)的換熱設(shè)備。其專利分類號(hào)是F28G3/08、F28G7/00、F28F13/120。
既具有傳熱管內(nèi)污垢在線、連續(xù)、自動(dòng)清洗功能，又同時(shí)具有傳熱強(qiáng)化功能的機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在主要有這樣兩大類(一)旋轉(zhuǎn)麻花片機(jī)構(gòu)類，以專利US2，943，845、US4，174，750等為代表，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、笨重、制造與組裝較困難，運(yùn)行可靠性欠佳、維修工作量大。
(二)螺旋機(jī)構(gòu)類，以專利FR2，479，964、BE888，308，GB2，073，357、US4，583、585，SU1，302，132等為代表。它們雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是由于除垢和傳熱強(qiáng)化作用對(duì)整個(gè)管內(nèi)壁面的覆蓋率不高而效果欠佳，并且較易堵塞。為了解決這兩方面的問題，又出現(xiàn)了這樣四種方式1.外驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋，其代表是專利DE2，935，701、GB2030672、FR2435292、CA1132132、US4，315，541和SU1，158，846。它們的功能強(qiáng)，但其代價(jià)太高-結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重、制造與組裝困難，費(fèi)用太大。
2.蝸輪自動(dòng)旋轉(zhuǎn)式螺旋，其代表是專利SU1，273，729。它的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造與組裝比較困難、費(fèi)用過高。
3.外驅(qū)動(dòng)往復(fù)式螺旋，其代表是專利DD151，802。它的缺點(diǎn)是外驅(qū)動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重、費(fèi)用大。
4.自動(dòng)脈動(dòng)往復(fù)式螺旋，其代表是專利SU1，224，540。它顯然克服了外驅(qū)動(dòng)的缺點(diǎn)，但它卻帶來(lái)工況脈動(dòng)、組裝不便、阻力增大的問題。
根據(jù)污垢和邊界均在傳熱管內(nèi)壁表面的同一部位內(nèi)這一特點(diǎn)，本發(fā)明的宗旨就在于制造一種既簡(jiǎn)便可靠、又功能高效的自動(dòng)式轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)，來(lái)達(dá)到傳熱管內(nèi)污垢的在線、連續(xù)、自動(dòng)清洗和傳熱過程高效強(qiáng)化之雙重目的。
本發(fā)明的技術(shù)說(shuō)明如下

圖1為傳熱管內(nèi)自動(dòng)清洗及傳熱強(qiáng)化裝置示意圖，該發(fā)明利用傳熱管內(nèi)液體的流動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)，由銷軸〔1〕，固定帶〔2〕，螺旋〔8〕構(gòu)成，螺旋〔8〕一端固定在插在固定帶〔2〕上的銷軸〔1〕上，另一為自由端運(yùn)行時(shí)。螺旋〔8〕連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，又有橫向振動(dòng)和軸向波動(dòng)。由于螺旋〔8〕相對(duì)于傳熱管〔7〕內(nèi)壁面的轉(zhuǎn)動(dòng)擦洗作用，和橫向振動(dòng)的頻繁地輕輕敲擊作用，達(dá)到運(yùn)行過程中自動(dòng)、連續(xù)清垢，防垢的目的。由于螺旋〔8〕對(duì)邊界層的轉(zhuǎn)動(dòng)刮面作用，和橫向振動(dòng)敲擊對(duì)邊界層的強(qiáng)烈地機(jī)械擾動(dòng)，法向的機(jī)械攪混作用。達(dá)到了使傳熱過程高效強(qiáng)化的目的。由于螺旋〔8〕的轉(zhuǎn)動(dòng)本身對(duì)固體物料(污垢、晶體、雜質(zhì)等)起著螺旋輸送作用，又由于橫向振動(dòng)和軸向波動(dòng)有防止卡咬的作用，結(jié)合在一起就構(gòu)成一種振動(dòng)式螺旋排送機(jī)構(gòu)，因而防堵性能良好。
1.分排固定安裝由不同長(zhǎng)度的直條固定帶〔2〕，防松墊圈〔4〕、緊定螺釘〔5〕組成分排固定系統(tǒng)，直接安裝在入口端管板〔3〕上，或使固定帶〔2〕安裝得離管板〔3〕有一定的間隔，以減少入口阻力。
2.螺旋結(jié)構(gòu)參數(shù)絲徑一般在2mm以下，螺旋〔8〕直徑在管內(nèi)徑的(0.3～0.9)倍的范圍，節(jié)距尺寸為傳熱管內(nèi)徑的(0.4～3.0)倍。具體尺寸則由流速、粘度、螺旋材質(zhì)、使用壽命要求、噪聲控制限值等因素綜合確定，以求可靠、高效。對(duì)于直徑較大的傳熱設(shè)備、對(duì)于進(jìn)出口管或管程有彎道的傳熱設(shè)備，可根據(jù)傳熱管在管板上的不同區(qū)域，分別取以數(shù)種不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)，借此來(lái)有效地調(diào)節(jié)各部位傳熱管的流量，提高傳熱管內(nèi)流速的均勻性。對(duì)于超長(zhǎng)型螺旋和變剛度螺旋，可以采用分段制作、而后串接的方法制造。
3.彎管螺旋本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)螺旋可以成功地應(yīng)用于彎曲的傳熱管中，彎管螺旋的剛度應(yīng)比直管段螺旋的剛度小，差別大小則主要取決于螺旋本身的剛度、彎管的曲率及直管段的長(zhǎng)度。
4.模試方法本發(fā)明的管內(nèi)流體自身帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋的轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)、波動(dòng)的定量的設(shè)計(jì)計(jì)算，涉及到螺旋〔8〕對(duì)管內(nèi)壁(或污垢)和銷軸〔1〕對(duì)固定帶孔支承的固-固摩擦、螺旋〔8〕對(duì)管內(nèi)流動(dòng)液體的固-液摩擦、復(fù)雜構(gòu)體(螺旋)的流體流動(dòng)誘導(dǎo)振動(dòng)、傳熱管〔7〕進(jìn)出口端管板側(cè)管箱(或端蓋)〔6〕空間的流場(chǎng)等復(fù)雜的問題，因此，為確保這種結(jié)構(gòu)的傳熱設(shè)備的可靠、最佳要求，還需要進(jìn)行較好的模擬試驗(yàn)，來(lái)達(dá)到結(jié)構(gòu)優(yōu)化之目的。本發(fā)明的轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)在實(shí)施之前只需進(jìn)行如下兩種簡(jiǎn)化的模擬試驗(yàn)即可達(dá)到可靠、最佳的目的。①單管傳熱模擬試驗(yàn)，②單排典型管流場(chǎng)模擬調(diào)試。典型管的位置和管數(shù)必須在進(jìn)出口端管板側(cè)端蓋或管箱流場(chǎng)總體定性分析的基礎(chǔ)上選定。對(duì)于單管程、雙端蓋中心進(jìn)出的換熱器，流速是中心區(qū)最大，隨著遠(yuǎn)離中心而漸減。因此，可采用單排典型管模擬裝置調(diào)試，若殼體直徑相對(duì)于傳熱管長(zhǎng)不大時(shí)，典型管數(shù)為5，若殼體直徑相對(duì)于傳熱管長(zhǎng)較大時(shí)，典型管數(shù)可取7或9。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于，①不是單純的清洗污垢，而是將傳熱強(qiáng)化結(jié)合在一起;②無(wú)需外驅(qū)動(dòng)，靠傳熱管內(nèi)液體流動(dòng)本身帶動(dòng)，因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有在線，連續(xù)、自動(dòng)之顯然優(yōu)勢(shì);③機(jī)構(gòu)已經(jīng)進(jìn)行過三十余次試驗(yàn)，表明運(yùn)行可靠性高;④制造與安裝十分簡(jiǎn)便、材料消耗甚少，因而費(fèi)用很低;⑤通用性強(qiáng)，它既可用于制造各種新型高效的管式傳熱設(shè)備，又能很方便地用于現(xiàn)有各種管式傳熱設(shè)備的改造挖潛;例如熱載體崗位換熱器、與汽輪機(jī)配套的凝結(jié)器等，采用該技術(shù)均可取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。該技術(shù)對(duì)于粘性物料、易污垢物料、有結(jié)晶析出物料、熱敏性物料、有泥沙的冷卻水等傳熱設(shè)備特別有效。對(duì)于制造結(jié)構(gòu)緊湊的傳熱設(shè)備、對(duì)于大型傳熱設(shè)備(如電廠凝結(jié)器)通過高效強(qiáng)化達(dá)到減少體積與重量、簡(jiǎn)化冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，降低系統(tǒng)造價(jià)可以取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.一種傳熱管內(nèi)自動(dòng)清洗及傳熱強(qiáng)化裝置，其特征是借助管內(nèi)流體流動(dòng)帶動(dòng)的由銷軸[1]、固定帶[2]、轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋[8]構(gòu)成，螺旋[8]的一端固定在插在固定帶[2]上的銷軸[1]上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置其特征是轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋〔8〕借助直條固定帶〔2〕、直接或間接地分排安裝在管板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置其特征是對(duì)于超長(zhǎng)型螺旋或變剛度螺旋，可以分段制作，而后串接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于彎管螺旋段的剛度小于直管段螺旋的剛度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征是各結(jié)構(gòu)參數(shù)通過單管自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋傳熱模擬試驗(yàn)、單排典型管流場(chǎng)模擬調(diào)試的簡(jiǎn)化試驗(yàn)的方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明是一傳熱管內(nèi)自動(dòng)清洗及傳熱強(qiáng)化裝置，由管內(nèi)流動(dòng)液體自身帶動(dòng)的由螺旋、固定帶孔支承、銷軸組成。它能對(duì)管內(nèi)污垢進(jìn)行在線、連續(xù)、自動(dòng)地清洗，傳熱過程高效強(qiáng)化，并且能使各傳熱管內(nèi)流速均勻化。該機(jī)構(gòu)采用直條固定帶分排安裝固定。它對(duì)直管和彎管都適用?？蓪?duì)新制設(shè)備和現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造?？蓮V泛地應(yīng)用于煉油、石油化工、化工、電力、冶金、食品、制藥、輕工部門等的各種管式傳熱設(shè)備。
文檔編號(hào)F22B37/48GK1033688SQ8810578
公開日1989年7月5日 申請(qǐng)日期1988年10月9日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月9日
發(fā)明者俞秀明, 吳金香, 吳奇 申請(qǐng)人:湘潭大學(xué)