CN107044796A - 一种板式换热器用超声波除垢换能器及其除垢方法 - Google Patents
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
- F28G7/00—Cleaning by vibration or pressure waves
Abstract
本发明公开了一种板式换热器用超声波除垢换能器及其除垢方法，包括：辐射面，所述辐射面为扁平的喇叭状结构，所述辐射面的底部安装有若干磁致伸缩棒，磁致伸缩棒的另一端安装有后盖板，辐射面的底部与后盖板通过紧固装置将磁致伸缩棒夹紧，所述磁致伸缩棒上缠绕有线圈，通过采用磁致伸缩材料作为振动源，其机械寿命长，可长时间连续工作；本发明的除垢换能器，其辐射面采用扁平状喇叭口形，激励源采用了并联激励的方式，因此具有很高的除垢效率和可靠性；另外，本发明的换能器无需将其焊接于板式换热器上，采用浸入方式工作，因此不会对换热器产生任何机械损坏。
Description
技术领域
本发明涉及换热装置技术领域，尤其涉及一种板式换热器用超声波除垢换能器及其除垢方法。
背景技术
板式换热器，广泛应用于冶金、建筑、化工、食品、医药、航空和动力等工业领域。板式换热器由特殊压制的不锈钢板片叠装在一起构成，具有较小的板间距，当不同温度流体在板间流动时可发生强烈紊流，加强了换热过程。具有传热系数高、对数平均温差大、末端温差小、占地面积少、热损失小、组装灵活、重量轻、维修保养方便等优点。
但是在实际应用中，换热器表面积聚的污垢严重影响其使用性能，0.25mm厚的水垢就可以使换热设备的换热系数下降31.2％，尤其是在工业生产中，污垢的存在使得流道截面积减小，流动阻力增加，进而使得水泵和风机的功耗增加；当换热表面积聚的污垢过多时，严重影响换热，会使得换热设备局部温度过高，影响材料的机械性能与使用寿命；大多数工业污垢都有腐蚀性，会导致换热器表面局部腐蚀乃至穿孔，严重影响设备的安全运行；要清除污垢必须定期对设备进行清洗与维护，从而增加了人工清洗与运行维护费用，污染环境。
针对板式换热器的除垢，目前主要采用两种方式：化学除垢和物理除垢。化学除垢即采用含有一定化学成分的液体对换热板进行清洗，通过一定的化学反应将换热板上的污垢，如重金属离子沉淀物和碳酸沉淀物，溶解于清洗液中，从而达到除垢的目的。物理除垢即用一定的方法使污垢抖动掉或者击碎污垢，从而使污垢从换热板的板片上脱落，这样脱落后的沉淀物就会随着换热介质流走达到除垢的效果。
虽然化学方法能够起到很好的除垢效果，但考虑到换热器板片的材料为不锈钢或其他金属类，无论如何化学反应都会对板片产生一定的腐蚀效果，长时间下去，随着除垢的频繁，腐蚀的效果甚至超过原有的污垢产生的腐蚀；另外，每次的化学除垢都需要对换热器进行拆装，从而大大增加了人力、物力成本。物理除垢目前主要采用超声波除垢的方式，将超声波换能器安装于板式换热器上，通过机械振动清除污垢。虽然这种方法不需要对板式换热装置进行拆装，并且不会对板片产生腐蚀作用，但在换能器安装时需要将其焊接于换热板或者进、出水主管道上。当将其焊接于换热板片上时会对板片产生机械损伤，影响使用寿命；当将其焊接于管道上时，由于板间密封材料的隔振使其除垢效果大大降低。另外，目前的除垢换能器普遍采用压电陶瓷振动源，并采用连续激励的方式，由于其机械寿命的限制，使其不适合长期工作。
发明内容
针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种板式换热器用超声波除垢换能器及其除垢方法。
本发明的技术方案为：
一种板式换热器用超声波除垢换能器，包括：辐射面，所述辐射面为扁平的喇叭状结构，所述辐射面的底部安装有若干磁致伸缩棒，磁致伸缩棒的另一端安装有后盖板，辐射面的底部与后盖板通过紧固装置将磁致伸缩棒夹紧，所述磁致伸缩棒上缠绕有线圈。
所述辐射面包括平板辐射面以及对称设置于平板辐射面两侧的弧形辐射面，所述对称设置的弧形辐射面成喇叭状结构。
所述辐射面的厚度小于换热片的板间距宽度。
所述辐射面喇叭状结构的开口直径小于换热片的宽度。
所述线圈为激励线圈，每个磁致伸缩棒上的线圈匝数相同，缠绕方向一致。
所述紧固装置为螺栓。
所述磁致伸缩棒的个数为4。
一种板式换热器用超声波除垢换能器的除垢方法，包括：
1)、将辐射面浸入换热器的板间的水中，并将线圈接于超音频交流电源；
2)、通过线圈产生交变的磁场，所述磁场驱动磁致伸缩棒产生纵向振动，振动经辐射面放大后作用到水中，清除换热器板片上污垢。
与现有技术比较，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种板式换热器用超声波除垢换能器,通过采用磁致伸缩材料作为振动源，其机械寿命长，可长时间连续工作；本发明的除垢换能器，其辐射面采用扁平状喇叭口形，激励源采用了并联激励的方式，因此具有很高的除垢效率和可靠性；另外，本发明的换能器无需将其焊接于板式换热器上，采用浸入方式工作，因此不会对换热器产生任何机械损坏。
进一步地，本发明还提供了一种板式换热器用超声波除垢换能器除垢方法，通过线圈接于超音频交流电源上，在线圈中产生交变的磁场，此磁场驱动磁致伸缩棒产生纵向振动，振动经辐射面放大后作用到水中；一方面振动使水产生空化，当空化气泡爆破时将击碎换热器板片上的污垢，另一方面水的高频率振动将耦合到换热器板片上激起板片的振动，从而通过剪切作用使污垢从板片上脱离，达到清除板片上污垢的目的，本发明工作时直接将换能器放入板式换热器板片间的水中即可，无需进行焊接，因此不会对板式换热器造成机械损伤。
附图说明
图1是本发明板式换热器用超声波除垢换能器结构示意图；
图2是本发明板式换热器用超声波除垢换能器俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述。
如图1、2所示，本发明提供了一种板式换热器用超声波除垢换能器，包括：辐射面1，所述辐射面1为扁平的喇叭状结构，所述辐射面1的底部安装有若干磁致伸缩棒2，磁致伸缩棒2的另一端安装有后盖板4，辐射面1的底部与后盖板4通过紧固装置将磁致伸缩棒2夹紧，所述磁致伸缩棒2上缠绕有线圈3。所述辐射面1包括平板辐射面11以及对称设置于平板辐射面11两侧的弧形辐射面12，所述对称设置的弧形辐射面12成喇叭状结构，两侧弧形辐射面的主要作用是汇聚辐射能量，增强辐射能量的指向性。
本发明中的线圈3为激励线圈，每个磁致伸缩棒2上的线圈匝数相同，缠绕方向一致，从而达到同步驱动的目的。
进一步地，本发明中所述紧固装置为螺栓5，后盖板4为矩形钢板，通过螺栓5与辐射面1相固结。磁致伸缩棒2作为振动源，两端分别与辐射面1和后盖板4相连接，在外加交变磁场的作用下产生机械振动，示例性的，本发明采用四组同尺寸的磁致伸缩棒平行安装、并行激励的方式以增加能量辐射密度。
本发明中，所述辐射面1的厚度小于换热片的板间距宽度，所述辐射面1喇叭状结构的开口直径小于换热片的宽度。因此采用浸入式工作方式，工作时直接将此换能器放入板式换热器板片间的水中即可，无需进行焊接，因此不会对板式换热器造成机械损伤。
本发明还提供了一种板式换热器用超声波除垢换能器的除垢方法，包括：
1)、将辐射面1浸入换热器的板间的水中，并将线圈3接于超音频交流电源；
2)、通过线圈3产生交变的磁场，所述磁场驱动磁致伸缩棒产生纵向振动，振动经辐射面放大后作用到水中，清除换热器板片上污垢。
本除垢换能器的工作原理为：将线圈3接于超音频交流电源上，在线圈3中产生交变的磁场，此磁场驱动磁致伸缩棒产生纵向振动，振动经辐射面放大后作用到水中。一方面振动使水产生空化，当空化气泡爆破时将击碎换热器板片上的污垢，另一方面水的高频率振动将耦合到换热器板片上激起板片的振动，从而通过剪切作用使污垢从板片上脱离，达到清除板片上污垢的目的。
本发明除垢换能器为扁平状结构，其宽度小于板式换热器的板间距，因此采用浸入式工作方式，工作时直接将此换能器放入板式换热器板片间的水中即可，无需进行焊接，因此不会对板式换热器造成机械损伤，此外，由于本除垢换能器辐射面为扁平状喇叭口形，喇叭口的长度为换热器板片的有效工作宽度，因此其能量辐射面完全覆盖换热器板片，可达到高效除垢的效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种板式换热器用超声波除垢换能器，其特征在于，包括：辐射面(1)，所述辐射面(1)为扁平的喇叭状结构，所述辐射面(1)的底部安装有若干磁致伸缩棒(2)，磁致伸缩棒(2)的另一端安装有后盖板(4)，辐射面(1)的底部与后盖板(4)通过紧固装置将磁致伸缩棒(2)夹紧，所述磁致伸缩棒(2)上缠绕有线圈(3)。
2.根据权利要求1所述的板式换热器用超声波除垢换能器，其特征在于，所述辐射面(1)包括平板辐射面(11)以及对称设置于平板辐射面(11)两侧的弧形辐射面(12)，所述对称设置的弧形辐射面(12)成喇叭状结构。
3.根据权利要求1或2所述的板式换热器用超声波除垢换能器，其特征在于，所述辐射面(1)的厚度小于换热片的板间距宽度。
4.根据权利要求3所述的板式换热器用超声波除垢换能器，其特征在于，所述辐射面(1)喇叭状结构的开口直径小于换热片的宽度。
5.根据权利要求1所述的板式换热器用超声波除垢换能器，其特征在于，所述线圈(3)为激励线圈，每个磁致伸缩棒(2)上的线圈匝数相同，缠绕方向一致。
6.根据权利要求1所述的板式换热器用超声波除垢换能器，其特征在于，所述紧固装置为螺栓(5)。
7.根据权利要求1所述的板式换热器用超声波除垢换能器，其特征在于，所述磁致伸缩棒(2)的个数为4。
8.一种基于权利要求1所述的板式换热器用超声波除垢换能器的除垢方法，其特征在于，包括：
1)、将辐射面(1)浸入换热器的板间的水中，并将线圈(3)接于超音频交流电源；
2)、通过线圈(3)产生交变的磁场，所述磁场驱动磁致伸缩棒产生纵向振动，振动经辐射面放大后作用到水中，清除换热器板片上污垢。
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