一種換熱管內強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉子的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種換熱管內強化傳熱和防垢除垢的內插元件，特別涉及一種利用換熱管內部傳熱流體作動力，實現強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉子。
【背景技術】
[0002]管殼式換熱器廣泛應用在火電、核電、石油、化工、冶金、食品、輕工、船舶動力和航空航天等領域，但是管殼式換熱器普遍存在傳熱管道內壁積污結垢的問題，導致管內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，甚至管內嚴重堵塞無法使用。
[0003]換熱管內插物防垢除垢技術是在換熱管中放置內插物，迫使管內流體產生旋流或波動，從而破壞管內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。中國專利申請號為ZL95236063.2公開了發明名稱為“傳熱管內除垢防垢的清洗裝置”的發明創造，該發明創造的技術方案由傳熱管內裝設有與傳熱管大體相等長的扭曲帶構成，扭曲帶的徑向尺寸小于傳熱管的內徑，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，該裝置新增設了螺旋管，將紐帶置于螺旋管中，靠通過螺旋管內的流體流動帶動紐帶旋轉。公開號為CN2833494的“轉子式自清潔強化傳熱裝置”中，公開了一種由轉子、支撐架、中心軸等構成的裝置，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量的轉子，轉子在流體的作用下做旋轉運動，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動件，加工制造復雜，容易造成對換熱管的刮傷，影響換熱器使用壽命。“轉子式自清潔強化傳熱裝置”中的轉子受力面積小，所受的驅動力小，不能更好的抑制結垢，傳熱效率以及在線清洗效果未達到最佳。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的是設計一種新結構的轉子，該轉子結構簡單，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方案是:一種換熱管內強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉子，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構，每個轉子的空心軸的頭部和前一個轉子的空心軸的尾部對中并配合，同軸結構可以是窩球、萬向節或卡扣。
[0010]本實用新型的有益效果是:1、當管內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子繞空心軸旋轉，管內流體形成三維螺旋流動狀態，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壁的沉積，延長了換熱管及轉子的使用壽命；2、轉子的螺旋葉片在旋轉過程中對換熱管內壁起到輕微刮削作用，會對換熱管內壁污垢進行清除，這樣有利于延長整個裝置的使用周期，減少清洗頻率；3、本發明轉子結構簡單，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強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉子結構示意圖。
[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強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉子結構三維示意圖。
[0014]圖4為本實用新型一種換熱管內強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉子安裝結構示意圖。
[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-轉軸。
【具體實施方式】
[0016]本實用新型涉及一種換熱管內強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉子的一種實施方法，如圖4所示，強化傳熱裝置包括轉子、限位件4、換熱管3、支撐架5和轉軸8，轉軸8將若干轉子串聯在一起，多個轉子可由限位件4分為幾組轉子串，支撐架5固定在換熱管3兩端，轉軸8的兩端分別固定在支撐架5上，本實用新型的轉子由若干螺旋葉片2固定在空心軸1表面上組成的。兩個相鄰轉子中，一個轉子的空心軸1頭部的凸臺6與另一個轉子空心軸1尾部的凹槽7相結合從而起到連接和調整使之同軸的作用，同軸結構除凸臺結構外，還有球窩結構、萬向節結構、卡扣結構等，對于轉子運行同軸性不高的場合也可以是簡單的平面結構。
[0017]本實用新型一種換熱管內強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉子，如圖1至圖3所示，轉子的空心軸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強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉子結構示意圖，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強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉子結構俯視圖，螺旋葉片2的寬度呈漸變形狀，在靠近空心軸1時最大，然后逐漸減小；圖3為本實用新型一種換熱管內強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉子三維示意圖，換熱管3內的流體在流動過程中對轉子產生軸向力和轉動力矩，管內流體形成三維螺旋型流動狀態，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強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉子，其單個轉子的長度、旋轉外圓直徑和螺旋葉片所傾斜的角度等參數，可根據傳熱管內徑、管內介質流速等工作條件和制造成本等情況來確定，相鄰轉子之間既可以采取同步旋轉的連接方式，也可以采用各自獨立旋轉的結構。
【主權項】
1.一種換熱管內強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉子，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.根據權利要求1所述的一種換熱管內強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉子，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一周所形成的空間前后相連。3.根據權利要求1所述的一種換熱管內強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉子，其特征在于，所述的螺旋葉片和空心軸是由高分子材料、高分子基復合材料、金屬或者陶瓷材料制作ΟΤΙ D4.根據權利要求1所述的一種換熱管內強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉子，其特征在于，空心軸兩端有同軸結構，每個轉子的空心軸的頭部和前一個轉子的空心軸的尾部對中并配合，同軸結構可以是窩球、萬向節或卡扣。
【專利摘要】本實用新型涉及一種換熱管內強化傳熱與防垢除垢的低流阻轉子，主要部件包括空心軸和螺旋葉片；所述的空心軸上設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子繞空心軸旋轉，管內流體形成三維螺旋流動狀態，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壁的沉積，延長了換熱管及轉子的使用壽命，并且轉子結構簡單，流動阻力小，安裝方便，安全可靠。
【IPC分類】F28G3/10, F28F13/12
【公開號】CN205027195
【申請號】CN201520786069
【發明人】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
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年10月12日