CN104567523B - 一种管内插椭球体强化循环粒子除垢防垢与传热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管内插椭球体强化循环粒子除垢防垢与传热装置，包括换热管、挂钩、螺旋导流叶片和椭球体内插物，所述挂钩固定于换热管的一端，所述椭球体内插物沿换热管轴向设置于换热管内，椭球体内插物通过连接线与挂钩连接，所述椭球体内插物由多个椭球体串接而成，所述螺旋导流叶片沿椭球体轴向布设于每个椭球体上。在椭球体内插物的迎流区和背流区，管内流体及流态化粒子与管内壁的刮擦碰撞率及均匀性都得到了显著提高，具有很好的除垢防垢作用，且强化了传热效果。
Description
技术领域
本发明涉及多相流除垢防垢领域，特别涉及一种管内插椭球体强化循环粒子除垢防垢与传热装置。
背景技术
列管式换热器的流道多数是简单的直线状，便于在线机械清洗运行过程中生长的污垢，但是其清洗效率低，流动阻力比较大引起能耗高，同时对管内的流体流速要求比较高。管内流态化技术具有防除垢和强化传热的功能，但是在流态化技术中有90%以上的流态化粒子集中在管中央，并未与管壁发生刮擦碰撞，流态化粒子利用率极低。管内旋流技术与流态化技术结合对流态化粒子与管壁刮擦碰撞率有一定提高，但是存在粒子分布不均导致磨损不均的问题。中国文献《含固体粒子旋流场强化流体传热的实验及模拟研究》中描述了扭曲管内循环流态化粒子除垢防垢与强化传热技术，将粒子流态化与旋流场结合起来，具有较好的防除垢和强化传热的效果，但是其存在一个难以避免的问题，其旋流场产生的离心力使得粒子主要分布于扭曲管凹处，也使得凹处的磨损量远大于扭曲管凸处，在旋流场中粒子的均匀分布是一个技术难题。中国专利文献CN200510032232.6公开的一种水平管内污垢螺旋线流态化在线清洗及其传热强化装置，利用流态化与旋流效应可以提高换热效果，并延长结垢周期，有一定的防垢除垢效果，但是内插螺旋线不能达到高强度旋流，绝大部分粒子还是集中分布在管中央，与管壁碰撞机率极低，粒子利用率极低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、粒子均匀性和利用率高的管内插椭球体强化循环粒子除垢防垢与传热装置。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种管内插椭球体强化循环粒子除垢防垢与传热装置，包括换热管、挂钩、螺旋导流叶片和椭球体内插物，所述挂钩固定于换热管一侧的端部，所述椭球体内插物沿换热管轴向设置于换热管内，椭球体内插物通过连接线与挂钩连接，所述椭球体内插物由多个椭球体串接而成，所述螺旋导流叶片沿椭球体轴向布设于每个椭球体上。
上述管内插椭球体强化循环粒子除垢防垢与传热装置中，所述挂钩固定在管口固定装置上，管口固定装置安装在换热管一侧的端部。
上述管内插椭球体强化循环粒子除垢防垢与传热装置中，相邻的两个椭球体之间可相对转动。
上述管内插椭球体强化循环粒子除垢防垢与传热装置中，所述螺旋导流叶片与椭球体轴线之间的夹角在-60°~60°之间，螺旋导流叶片高度h为2~10mm。
上述管内插椭球体强化循环粒子除垢防垢与传热装置中，所述椭球体上螺旋导流叶片的安装角度可调。
本发明的有益效果在于：本发明在椭球体上设有螺旋导流叶片，在椭球体内插物的迎流区，管内流体在椭球体和螺旋导流叶片的影响下，产生沿径向分散的旋流，沿周向和径向冲刷管壁；流体中流态化粒子沿径向分散均匀分布，与管内壁的刮擦碰撞率显著提高，流态化粒子利用率大幅度提高，随机频繁、非匀速、均匀地刮擦碰撞管内壁；在背流区，由于回流效应出现漩涡，同样使得该处的换热管内壁受到流体均匀的冲刷和粒子随机频繁、非匀速、均匀地刮擦碰撞。因此，不管是在迎流区还是背流区，管内流体及流态化粒子与管内壁的刮擦碰撞率及均匀性都得到了显著提高，具有很好的除垢防垢作用，且强化了传热效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图中的A-A剖面图。
图3为单个椭球体的结构示意图。
图中：1.挂钩，2.管口固定装置，3.换热器管板，4.换热管，5.连接线，6.椭球体，7.螺旋导流叶片，8.液固两相流。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1、图2所示，本发明包括挂钩1、管口固定装置2、换热器管板3、换热管4和椭球体内插物，所述挂钩1固定在管口固定装置2上，管口固定装置2安装在换热管4一侧（一般为液固两相流体入口侧）的端部，换热管4固定挂钩1一端的外壁上设有换热器管板3，所述椭球体内插物沿换热管4轴向设置于换热管4内，椭球体内插物通过连接线5与挂钩1连接，所述椭球体内插物由多个椭球体6串接而成，相邻的两个椭球体6之间可相对转动，螺旋导流叶片7沿椭球体6轴向布设于每个椭球体6上，螺旋导流叶片7与椭球体6轴线之间的夹角α在-60°~60°之间，螺旋导流叶片7高度h在2~10mm，所述椭球体内插物的径向尺寸小于换热管4的内径，椭球体内插物的长度比换热管4长度略短。不同椭球体上的螺旋导流叶片，其安装角度可以根据要求设置。
本发明中相邻两个椭球体6为活动连接或固定连接，活动连接时相邻的两个椭球体之间可相对转动，固定连接时相邻的两个椭球体6之间不能相对转动。另外，椭球体内插物也可为一条整体结构，这时相邻的两个椭球体6之间固定连接，螺旋导流叶片7也为一整体结构。
本发明的工作原理如下：运行时，液固两相流8在椭球体6和螺旋导流叶片7的影响下，在迎流区产生沿径向分散的旋流，沿周向和径向冲刷管壁，流态化粒子沿径向分散均匀分布，与管壁的刮擦碰撞率显著提高，达到85%以上（流态化粒子利用率大幅度提高），随机频繁、非匀速、均匀地刮擦碰撞管内壁；在背流区，由于回流效应出现漩涡，同样使得该处的换热管内壁受到流体均匀的冲刷和粒子随机频繁、非匀速、均匀地刮擦碰撞。因此，不管是在迎流区还是背流区，管内流体及流态化粒子与管壁的刮擦碰撞率及均匀性得到显著提高，具有很好的除垢防垢作用，且强化了传热效果。
以上所述仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种管内插椭球体强化循环粒子除垢防垢与传热装置，其特征在于：包括换热管、挂钩、螺旋导流叶片和椭球体内插物，所述挂钩固定于换热管的一端，所述椭球体内插物沿换热管轴向设置于换热管内，椭球体内插物通过连接线与挂钩连接，所述椭球体内插物由多个椭球体串接而成，所述螺旋导流叶片沿椭球体轴向布设于每个椭球体上。
2.如权利要求1所述的管内插椭球体强化循环粒子除垢防垢与传热装置，其特征在于：所述挂钩固定在管口固定装置上，管口固定装置安装在换热管的端部。
3.如权利要求2所述的管内插椭球体强化循环粒子除垢防垢与传热装置，其特征在于：相邻的两个椭球体之间可相对转动。
4.如权利要求3所述的管内插椭球体强化循环粒子除垢防垢与传热装置，其特征在于：所述螺旋导流叶片与椭球体轴线之间的夹角在-60°~60°之间，螺旋导流叶片高度h为2~10mm。
5.如权利要求3所述的管内插椭球体强化循环粒子除垢防垢与传热装置，其特征在于：所述椭球体上螺旋导流叶片的安装角度可调。
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