CN102052879B - 换热设备智能在线自清洗无垢运行节能装置 - Google Patents

Abstract

换热设备智能在线自清洗无垢运行节能装置，涉及换热设备的除垢装置，包括控制器和磁致伸缩换能器，还设有振动传导头和变幅器，变幅器由传入段、传导段和传出段三部分组成，传入段与磁致伸缩换能器连接，传出段与振动传导头连接，振动传导头内设有一个空腔，在空腔内设有同心且不同半径的振动增幅环，内圈振动增幅环的高度大于外圈振动增幅环的高度。能迅速去除传热面的污垢，连续不间断在线除垢，保持换热设备在无垢状态下运行，提高换热效率，达到节能的目的。装置运行后无需人员操作，自动智能除垢。在除垢防垢的同时还具有防腐、杀菌、灭藻的作用，防止换热设备的腐蚀，降低设备的检修、维护费用。

Description

换热设备智能在线自清洗无垢运行节能装置

技术领域

本发明涉及一种换热设备的除垢装置，具体地说换热设备智能在线自清洗无垢运行节能装置。

背景技术

    换热设备传热面污垢危害对换热设备的效率影响非常严重，使换热设备运行效率平均下降50%左右。以工业循环水作为冷却介质，污垢从开始沉积到积垢热阻平衡的时间只有25天，冷却器长期工作的传热效率非常低。传统的化学清洗方法或机械清洗方法及周期性停车清洗方法，虽能有效去除换热设备传热面的污垢，但对提高常年换热设备换热面的运行效率作用却不大。对换热设备换热面污垢的清洁，理想的清洗换热设备技术，是能够自动的、连续的进行清洗，才能从根本上防止换热设备污垢的沉积、实现换热设备提高效率，降低能耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够迅速有效去除换热设备传热面的污垢，并能够防止污垢再生且能耗低的换热设备智能在线自清洗无垢运行节能装置。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：换热设备智能在线自清洗无垢运行节能装置，包括控制器和磁致伸缩换能器，控制器中设有高频脉冲发生电路和功率放大电路，高频脉冲发生电路经过功率放大电路与磁致伸缩换能器的输入端连接，还设有振动传导头和整体为钢材料圆柱形结构的变幅器，变幅器由传入段、传导段和传出段三部分组成，传入段与磁致伸缩换能器连接，传出段与振动传导头连接，传入段、传导段和传出段直径的比例为1︰3︰2，传入段与传导段之间设有斜度为45°的过渡面，传导段与传出段之间设有斜度为60°的过渡面；所述的振动传导头内设有一个空腔，空腔靠近传出段的一端为圆拱形，在空腔内设有同心且不同半径的振动增幅环，内圈振动增幅环的轴向高度大于外圈振动增幅环的轴向高度，各个振动增幅环分别与空腔的圆拱形面连接。

所述的高频脉冲发生电路的工作频率为16.7—19.4khz。

所述的振动增幅环，相邻两个振动增幅环之间的距离为6—8mm。

所述的变幅器，在其传导段的圆周面上设有用于支撑外壳的连接台。

本发明的有益效果是：能迅速有效去除换热设备传热面的污垢，并提供连续不间断在线除垢，防止换热设备产生污垢，保持换热设备在无垢状态下运行，有效提高换热设备的换热效率，达到节能的目的。该装置运行后无需人员操作，自动智能除垢。在除垢防垢的同时还具有防腐、杀菌、灭藻的作用，防止换热设备的腐蚀，降低设备的检修、维护费用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中标记：1、控制器，2、磁致伸缩换能器，3、高频脉冲发生电路，4、功率放大电路，5、振动传导头，6、变幅器，7、传入段，8、传导段，9、传出段，10、空腔，11、振动增幅环，12、连接台。

具体实施方式

换热设备智能在线自清洗无垢运行节能装置，包括控制器1和磁致伸缩换能器2，控制器1中设有高频脉冲发生电路3和功率放大电路4，高频脉冲发生电路3经过功率放大电路4与磁致伸缩换能器2的输入端连接，高频脉冲发生电路3产生的高频脉冲经过功率放大电路4放大后传递至磁致伸缩换能器2，磁致伸缩换能器2中的线圈通电后将高频脉冲电能转换成高频振动的机械能。还设有振动传导头5和整体为钢材料圆柱形结构的变幅器6，变幅器6由传入段7、传导段8和传出段9三部分组成，传入段7与磁致伸缩换能器2连接，传出段9与振动传导头5连接。传入段7、传导段8和传出段9直径长度的比例为1︰3︰2。传入段7与传导段8之间设有斜度为45°的过渡面，即过渡面与变幅器轴向的夹角为45°。传导段8与传出段9之间设有斜度为60°的过渡面，即过渡面与变幅器轴向的夹角为60°。磁致伸缩换能器2产生的振动依次经过变幅器6的传入段7、传导段8和传出段9后振幅被扩大。振动的振幅扩大后传导至振动传导头5。所述的振动传导头5内设有一个空腔10，空腔10靠近传出段9的一端为圆拱形，在空腔10内设有同心且不同半径的振动增幅环11，内圈振动增幅环的高度大于外圈振动增幅环的高度，各个振动增幅环11分别与空腔10的圆拱形面连接。采用这种结构形式可以最大限度的提高振动除垢的效率。

所述的高频脉冲发生电路3的工作频率为16.7—19.4khz。

所述的振动增幅环11，相邻两个振动增幅环11之间的距离为6—8mm，最好设置为7mm。

所述的变幅器6，在其传导段8上设有连接台12。连接台12用于封装变幅器6与磁致伸缩换能器2时支撑外壳。

    本发明的无垢运行装置使用时将振动传导头5贴近换热设备的表面并焊接固定，无垢运行装置工作时产生的振动同时作用于换热设备和设备内的液体水。作用于换热设备的机械振动，使得金属、水垢、水随之震动，由于三者之间的频率响应不同，产生不同步振动，形成垢层与管壁界面上的相对剪切力，即形成“剪切效应”，破坏了水垢和金属之间的结合，导致垢层产生疲劳而松脱。作用于液体水的振动使液体内形成许多微小的气泡，形成“空化效应”，气泡的破裂会产生能量极大的冲击波，影响了碳化沉积物内部之内的牢固性，破坏了碳化沉积物和金属之间的关系，因此，产生许多小裂缝。当裂纹逐渐增多后，污垢便形成沙砾状颗粒，一部分从管壁表面脱落。水在毛细的作用下通过细小裂缝渗入到受热表面，那里有水被蒸发，从而带动碳化沉积物的膨胀和成片地脱落，将污垢彻底清除。产生的空化效应破坏了垢类生成和在管壁沉积的条件，阻碍了这些沙状物在管壁上的沉淀。水中尚未结晶的盐及以结晶后难溶解的盐形成悬浮的状态，随介质流走或通过排污排除。空化效应还破坏了微生物细胞膜的离子通道，改变了细胞适应的内腔电流和生存所需的环境条件，使其丧失生存能力而死亡。同时激励后的水分子能将水中溶解氧包围封锁，切断了微生物进行生命活动所需氧的来源，杀菌灭藻，同时也防止了生物污泥的产生，彻底防止污垢生成。

换热设备在无垢状态下运行换热损耗很小，热传导效率可提高7-22%，并且无垢运行装置的振动形成换热设备内部水和管壁的振动，减弱了水与管壁之间的流体力学阻力，从而提高了水流的速度，加快水与受热表面的交换速度，提高热量的传递，可使换热设备节能10-30%。

在内管壁表面自然形成的裂缝中存有水中溶解的氧气，无垢运行装置振动的作用下，它被强制从裂缝中排出来。振动长期作用于管的内壁表面，在微小的缝隙附近发生变形变化，这些变形变化把裂缝的边缘铆住，使它们被封住，水中的溶氧就不会渗入裂缝中，消除了腐蚀的源头，保护金属免受磨蚀，降低设备的检修、维护费用。

本发明的无垢运行装置常年不间断工作，防止污垢生成，提高了换热效率，并且节省了除垢用的化学药剂和设备的检修、维护费用，年均节省各项费用20—30%，经济效益可观。

Claims (4)

1.换热设备智能在线自清洗无垢运行节能装置，包括控制器（1）和磁致伸缩换能器（2），控制器（1）中设有高频脉冲发生电路（3）和功率放大电路（4），高频脉冲发生电路（3）经过功率放大电路（4）与磁致伸缩换能器（2）的输入端连接，其特征在于：还设有振动传导头（5）和整体为钢材料圆柱形结构的变幅器（6），变幅器（6）由传入段（7）、传导段（8）和传出段（9）三部分组成，传入段（7）与磁致伸缩换能器（2）连接，传出段（9）与振动传导头（5）连接，传入段（7）、传导段（8）和传出段（9）直径的比例为1︰3︰2，传入段（7）与传导段（8）之间设有斜度为45°的过渡面，传导段（8）与传出段（9）之间设有斜度为60°的过渡面；所述的振动传导头（5）内设有一个空腔（10），空腔（10）靠近传出段（9）的一端为圆拱形，在空腔（10）内设有同心且不同半径的振动增幅环（11），内圈振动增幅环的轴向高度大于外圈振动增幅环的轴向高度，各个振动增幅环（11）分别与空腔的圆拱形面连接。

2.如权利要求1所述的换热设备智能在线自清洗无垢运行节能装置，其特征在于：所述的高频脉冲发生电路（3）的工作频率为16.7—19.4khz。

3.如权利要求1所述的换热设备智能在线自清洗无垢运行节能装置，其特征在于：所述的振动增幅环（11），相邻两个振动增幅环（11）之间的距离为6—8mm。

4.如权利要求1所述的换热设备智能在线自清洗无垢运行节能装置，其特征在于：所述的变幅器（6），在其传导段（8）的圆周面上设有用于支撑外壳的连接台（12）。

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