CN1033688A - 传热管内自动清洗及传热强化装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一传热管内自动清洗及传热强化装置， 由管内流动液体自身带动的由螺旋、固定带孔支承、 销轴组成。它能对管内污垢进行在线、连续、自动地 清洗，传热过程高效强化，并且能使各传热管内流速 均匀化。该机构采用直条固定带分排安装固定。它 对直管和弯管都适用。可对新制设备和现有设备进 行改造。可广泛地应用于炼油、石油化工、化工、电 力、冶金、食品、制药、轻工部门等的各种管式传热设 备。

Description

一种传热管内污垢在线、连续、自动清洗及传热高效强化装置，它可广泛地应用于炼油、化工、石油化工、电力、冶金、制药、食品、轻工等工业部门的各种管式传热设备，例如。尿素分解加热器、炼油工业的换热设备。其专利分类号是：F28G3/08、F28G7/00、F28F13/120。

既具有传热管内污垢在线、连续、自动清洗功能，又同时具有传热强化功能的机构，现在主要有这样两大类：

（一）旋转麻花片机构类，以专利US2，943，845、US4，174，750等为代表，缺点是结构比较复杂、笨重、制造与组装较困难，运行可靠性欠佳、维修工作量大。

（二）螺旋机构类，以专利FR2，479，964、BE888，308，GB2，073，357、US4，583、585，SU1，302，132等为代表。它们虽然结构简单，但是由于除垢和传热强化作用对整个管内壁面的覆盖率不高而效果欠佳，并且较易堵塞。为了解决这两方面的问题，又出现了这样四种方式：

1.外驱动转动螺旋，其代表是专利DE2，935，701、GB2030672、FR2435292、CA1132132、US4，315，541和SU1，158，846。它们的功能强，但其代价太高-结构复杂、笨重、制造与组装困难，费用太大。

2.蜗轮自动旋转式螺旋，其代表是专利SU1，273，729。它的缺点是结构复杂、制造与组装比较困难、费用过高。

3.外驱动往复式螺旋，其代表是专利DD151，802。它的缺点是外驱动引起的结构复杂、笨重、费用大。

4.自动脉动往复式螺旋，其代表是专利SU1，224，540。它显然克服了外驱动的缺点，但它却带来工况脉动、组装不便、阻力增大的问题。

根据污垢和边界均在传热管内壁表面的同一部位内这一特点，本发明的宗旨就在于制造一种既简便可靠、又功能高效的自动式转动螺旋机构，来达到传热管内污垢的在线、连续、自动清洗和传热过程高效强化之双重目的。

本发明的技术说明如下：

图1为传热管内自动清洗及传热强化装置示意图，该发明利用传热管内液体的流动来驱动，由销轴〔1〕，固定带〔2〕，螺旋〔8〕构成，螺旋〔8〕一端固定在插在固定带〔2〕上的销轴〔1〕上，另一为自由端运行时。螺旋〔8〕连续转动的同时，又有横向振动和轴向波动。由于螺旋〔8〕相对于传热管〔7〕内壁面的转动擦洗作用，和横向振动的频繁地轻轻敲击作用，达到运行过程中自动、连续清垢，防垢的目的。由于螺旋〔8〕对边界层的转动刮面作用，和横向振动敲击对边界层的强烈地机械扰动，法向的机械搅混作用。达到了使传热过程高效强化的目的。由于螺旋〔8〕的转动本身对固体物料（污垢、晶体、杂质等）起着螺旋输送作用，又由于横向振动和轴向波动有防止卡咬的作用，结合在一起就构成一种振动式螺旋排送机构，因而防堵性能良好。

1.分排固定安装：由不同长度的直条固定带〔2〕，防松垫圈〔4〕、紧定螺钉〔5〕组成分排固定系统，直接安装在入口端管板〔3〕上，或使固定带〔2〕安装得离管板〔3〕有一定的间隔，以减少入口阻力。

2.螺旋结构参数：丝径一般在2mm以下，螺旋〔8〕直径在管内径的（0.3～0.9）倍的范围，节距尺寸为传热管内径的（0.4～3.0）倍。具体尺寸则由流速、粘度、螺旋材质、使用寿命要求、噪声控制限值等因素综合确定，以求可靠、高效。对于直径较大的传热设备、对于进出口管或管程有弯道的传热设备，可根据传热管在管板上的不同区域，分别取以数种不同的结构参数，借此来有效地调节各部位传热管的流量，提高传热管内流速的均匀性。对于超长型螺旋和变刚度螺旋，可以采用分段制作、而后串接的方法制造。

3.弯管螺旋：本发明的旋转螺旋可以成功地应用于弯曲的传热管中，弯管螺旋的刚度应比直管段螺旋的刚度小，差别大小则主要取决于螺旋本身的刚度、弯管的曲率及直管段的长度。

4.模试方法：本发明的管内流体自身带动的转动螺旋的转动、振动、波动的定量的设计计算，涉及到螺旋〔8〕对管内壁（或污垢）和销轴〔1〕对固定带孔支承的固-固摩擦、螺旋〔8〕对管内流动液体的固-液摩擦、复杂构体（螺旋）的流体流动诱导振动、传热管〔7〕进出口端管板侧管箱（或端盖）〔6〕空间的流场等复杂的问题，因此，为确保这种结构的传热设备的可靠、最佳要求，还需要进行较好的模拟试验，来达到结构优化之目的。本发明的转动螺旋机构在实施之前只需进行如下两种简化的模拟试验即可达到可靠、最佳的目的。①单管传热模拟试验，②单排典型管流场模拟调试。典型管的位置和管数必须在进出口端管板侧端盖或管箱流场总体定性分析的基础上选定。对于单管程、双端盖中心进出的换热器，流速是中心区最大，随着远离中心而渐减。因此，可采用单排典型管模拟装置调试，若壳体直径相对于传热管长不大时，典型管数为5，若壳体直径相对于传热管长较大时，典型管数可取7或9。

本发明的主要优点在于，①不是单纯的清洗污垢，而是将传热强化结合在一起;②无需外驱动，靠传热管内液体流动本身带动，因而结构简单，具有在线，连续、自动之显然优势;③机构已经进行过三十余次试验，表明运行可靠性高;④制造与安装十分简便、材料消耗甚少，因而费用很低;⑤通用性强，它既可用于制造各种新型高效的管式传热设备，又能很方便地用于现有各种管式传热设备的改造挖潜;例如热载体岗位换热器、与汽轮机配套的凝结器等，采用该技术均可取得可观的经济效益。该技术对于粘性物料、易污垢物料、有结晶析出物料、热敏性物料、有泥沙的冷却水等传热设备特别有效。对于制造结构紧凑的传热设备、对于大型传热设备（如电厂凝结器）通过高效强化达到减少体积与重量、简化冷却水循环系统，降低系统造价可以取得显著的经济效益。

Claims (5)

1、一种传热管内自动清洗及传热强化装置，其特征是借助管内流体流动带动的由销轴[1]、固定带[2]、转动螺旋[8]构成，螺旋[8]的一端固定在插在固定带[2]上的销轴[1]上。

2、根据权利要求1的装置其特征是转动螺旋〔8〕借助直条固定带〔2〕、直接或间接地分排安装在管板上。

3、根据权利要求1的装置其特征是对于超长型螺旋或变刚度螺旋，可以分段制作，而后串接。

4、根据权利要求1的装置，其特征在于弯管螺旋段的刚度小于直管段螺旋的刚度。

5、根据权利要求1的装置，其特征是各结构参数通过单管自动转动螺旋传热模拟试验、单排典型管流场模拟调试的简化试验的方法进行优化设计。

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