一種換熱管內(nèi)強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉(zhuǎn)子的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種換熱管內(nèi)強化傳熱和防垢除垢的內(nèi)插元件，特別涉及一種利用換熱管內(nèi)部傳熱流體作動力，實現(xiàn)強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉(zhuǎn)子。
【背景技術(shù)】
[0002]管殼式換熱器廣泛應(yīng)用在火電、核電、石油、化工、冶金、食品、輕工、船舶動力和航空航天等領(lǐng)域，但是管殼式換熱器普遍存在傳熱管道內(nèi)壁積污結(jié)垢的問題，導(dǎo)致管內(nèi)換熱效率大幅度降低，使傳熱性能降低變差，同時流體輸送阻力增大，甚至管內(nèi)嚴重堵塞無法使用。
[0003]換熱管內(nèi)插物防垢除垢技術(shù)是在換熱管中放置內(nèi)插物，迫使管內(nèi)流體產(chǎn)生旋流或波動，從而破壞管內(nèi)壁面附近流體邊界層，阻止污垢的沉積，從而達到防垢除垢的目的，同時還具有強化換熱的效果。中國專利申請?zhí)枮閆L95236063.2公開了發(fā)明名稱為“傳熱管內(nèi)除垢防垢的清洗裝置”的發(fā)明創(chuàng)造，該發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案由傳熱管內(nèi)裝設(shè)有與傳熱管大體相等長的扭曲帶構(gòu)成，扭曲帶的徑向尺寸小于傳熱管的內(nèi)徑，在傳熱管進液口端裝有軸向固定架，其中部有進流孔，軸向固定架的頭部有一個軸孔，軸孔內(nèi)裝有銷軸，銷軸的尾部與扭曲帶連接。公開號為CN1424554的“雙擾流螺旋式強化傳熱及自動除垢裝置”中，公開了另一種紐帶形式，該裝置新增設(shè)了螺旋管，將紐帶置于螺旋管中，靠通過螺旋管內(nèi)的流體流動帶動紐帶旋轉(zhuǎn)。公開號為CN2833494的“轉(zhuǎn)子式自清潔強化傳熱裝置”中，公開了一種由轉(zhuǎn)子、支撐架、中心軸等構(gòu)成的裝置，支撐架固定在換熱管的兩端，中心軸固定在支撐架的兩端，在支撐架的中間的中心軸上穿裝一定數(shù)量的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子在流體的作用下做旋轉(zhuǎn)運動，從而達到強化傳熱以及在線除垢的效果。
[0004]上述專利提到的裝置具有一定的防垢除垢與強化傳熱效果，但是螺旋紐帶為一體式轉(zhuǎn)動件，加工制造復(fù)雜，容易造成對換熱管的刮傷，影響換熱器使用壽命?！稗D(zhuǎn)子式自清潔強化傳熱裝置”中的轉(zhuǎn)子受力面積小，所受的驅(qū)動力小，不能更好的抑制結(jié)垢，傳熱效率以及在線清洗效果未達到最佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是設(shè)計一種新結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，流動阻力小，安裝方便，并且具有自動在線防垢除垢和強化傳熱雙重功能。
[0006]為達到上述目的，本實用新型提出的技術(shù)方案是:一種換熱管內(nèi)強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉(zhuǎn)子，其特征在于:主要部件包括空心軸和螺旋葉片。所述的空心軸上設(shè)置有兩個或多個螺旋葉片，螺旋葉片沿空心軸的軸向和周向等分排列；螺旋葉片表面光滑，外徑略小于換熱管內(nèi)徑；螺旋葉片的厚度保持一定，寬度呈漸變形狀，在靠近空心軸時最大，然后逐漸減小。
[0007]所述螺旋葉片在空心軸的軸向截面上投影是橢圓弧或圓弧曲線，并且每相鄰兩個葉片繞空心軸旋轉(zhuǎn)一周所形成的空間前后相連。
[0008]所述的螺旋葉片和空心軸是由高分子材料、高分子基復(fù)合材料、金屬或者陶瓷材料制作而成。
[0009]所述空心軸兩端有同軸結(jié)構(gòu)，每個轉(zhuǎn)子的空心軸的頭部和前一個轉(zhuǎn)子的空心軸的尾部對中并配合，同軸結(jié)構(gòu)可以是窩球、萬向節(jié)或卡扣。
[0010]本實用新型的有益效果是:1、當管內(nèi)流體從換熱管進入時，流體垂直于螺旋葉片徑向的作用力使轉(zhuǎn)子繞空心軸旋轉(zhuǎn)，管內(nèi)流體形成三維螺旋流動狀態(tài)，增強流體湍流強度，加劇邊界層的擾動，不僅提高了傳熱效率，同時增強在線清潔效果，減少污垢在換熱管內(nèi)壁的沉積，延長了換熱管及轉(zhuǎn)子的使用壽命；2、轉(zhuǎn)子的螺旋葉片在旋轉(zhuǎn)過程中對換熱管內(nèi)壁起到輕微刮削作用，會對換熱管內(nèi)壁污垢進行清除，這樣有利于延長整個裝置的使用周期，減少清洗頻率；3、本發(fā)明轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，流動阻力小，安裝方便，安全可靠。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型一種換熱管內(nèi)強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為圖1的俯視圖。
[0013]圖3為本實用新型一種換熱管內(nèi)強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)三維示意圖。
[0014]圖4為本實用新型一種換熱管內(nèi)強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉(zhuǎn)子安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中，1-空心軸、2-螺旋葉片、3-換熱管、4-限位件、5-支撐架、6_凸臺、7_凹槽、
8-轉(zhuǎn)軸。
【具體實施方式】
[0016]本實用新型涉及一種換熱管內(nèi)強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉(zhuǎn)子的一種實施方法，如圖4所示，強化傳熱裝置包括轉(zhuǎn)子、限位件4、換熱管3、支撐架5和轉(zhuǎn)軸8，轉(zhuǎn)軸8將若干轉(zhuǎn)子串聯(lián)在一起，多個轉(zhuǎn)子可由限位件4分為幾組轉(zhuǎn)子串，支撐架5固定在換熱管3兩端，轉(zhuǎn)軸8的兩端分別固定在支撐架5上，本實用新型的轉(zhuǎn)子由若干螺旋葉片2固定在空心軸1表面上組成的。兩個相鄰轉(zhuǎn)子中，一個轉(zhuǎn)子的空心軸1頭部的凸臺6與另一個轉(zhuǎn)子空心軸1尾部的凹槽7相結(jié)合從而起到連接和調(diào)整使之同軸的作用，同軸結(jié)構(gòu)除凸臺結(jié)構(gòu)外，還有球窩結(jié)構(gòu)、萬向節(jié)結(jié)構(gòu)、卡扣結(jié)構(gòu)等，對于轉(zhuǎn)子運行同軸性不高的場合也可以是簡單的平面結(jié)構(gòu)。
[0017]本實用新型一種換熱管內(nèi)強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉(zhuǎn)子，如圖1至圖3所示，轉(zhuǎn)子的空心軸1截面形狀為空心圓柱形；圖1為本實用新型一種換熱管內(nèi)強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖，空心軸1上有四個螺旋葉片2，四個螺旋葉片4在空心軸1表面沿軸向和周向等分排列分布；圖2為本實用新型一種換熱管內(nèi)強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)俯視圖，螺旋葉片2的寬度呈漸變形狀，在靠近空心軸1時最大，然后逐漸減??；圖3為本實用新型一種換熱管內(nèi)強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉(zhuǎn)子三維示意圖，換熱管3內(nèi)的流體在流動過程中對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生軸向力和轉(zhuǎn)動力矩，管內(nèi)流體形成三維螺旋型流動狀態(tài)，增強了流體的湍流強度，減薄了邊界層厚度，并對管壁起到了輕微刮削作用，由此達到強化傳熱和防垢除垢的目的。
[0018]本實用新型涉及的一種換熱管內(nèi)強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉(zhuǎn)子，其單個轉(zhuǎn)子的長度、旋轉(zhuǎn)外圓直徑和螺旋葉片所傾斜的角度等參數(shù)，可根據(jù)傳熱管內(nèi)徑、管內(nèi)介質(zhì)流速等工作條件和制造成本等情況來確定，相鄰轉(zhuǎn)子之間既可以采取同步旋轉(zhuǎn)的連接方式，也可以采用各自獨立旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。
【主權(quán)項】
1.一種換熱管內(nèi)強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉(zhuǎn)子，其特征在于:主要部件包括空心軸和螺旋葉片；所述的空心軸上設(shè)置有兩個或多個螺旋葉片，螺旋葉片沿空心軸的軸向和周向等分排列；螺旋葉片表面光滑，外徑略小于換熱管內(nèi)徑；螺旋葉片的厚度保持一定，寬度呈漸變形狀，在靠近空心軸時最大，然后逐漸減小。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種換熱管內(nèi)強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述螺旋葉片在空心軸的軸向截面上投影是橢圓弧或圓弧曲線，并且每相鄰兩個葉片繞空心軸旋轉(zhuǎn)一周所形成的空間前后相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種換熱管內(nèi)強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述的螺旋葉片和空心軸是由高分子材料、高分子基復(fù)合材料、金屬或者陶瓷材料制作ΟΤΙ D4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種換熱管內(nèi)強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉(zhuǎn)子，其特征在于，空心軸兩端有同軸結(jié)構(gòu)，每個轉(zhuǎn)子的空心軸的頭部和前一個轉(zhuǎn)子的空心軸的尾部對中并配合，同軸結(jié)構(gòu)可以是窩球、萬向節(jié)或卡扣。
【專利摘要】本實用新型涉及一種換熱管內(nèi)強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉(zhuǎn)子，主要部件包括空心軸和螺旋葉片；所述的空心軸上設(shè)置有兩個或多個螺旋葉片，螺旋葉片沿空心軸的軸向和周向等分排列；螺旋葉片表面光滑，外徑略小于換熱管內(nèi)徑；螺旋葉片的厚度保持一定，寬度呈漸變形狀，在靠近空心軸時最大，然后逐漸減小。本實用新型中當管內(nèi)流體從換熱管進入時，流體垂直于螺旋葉片徑向的作用力使轉(zhuǎn)子繞空心軸旋轉(zhuǎn)，管內(nèi)流體形成三維螺旋流動狀態(tài)，增強流體湍流強度，加劇邊界層的擾動，不僅提高了傳熱效率，同時增強在線清潔效果，減少污垢在換熱管內(nèi)壁的沉積，延長了換熱管及轉(zhuǎn)子的使用壽命，并且轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，流動阻力小，安裝方便，安全可靠。
【IPC分類】F28G3/10, F28F13/12
【公開號】CN205027195
【申請?zhí)枴緾N201520786069
【發(fā)明人】王定標, 張燦燦, 王超, 韓勇, 張歡, 許陽陽, 廉鼎元, 王光輝, 夏文娟, 王雪東
【申請人】鄭州大學(xué)
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年10月12日