CN108204766A - 一种带磁性扭转条的换热管及管内自清洁方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带磁性扭转条的换热管及管内自清洁方法，包括换热管以及设置在换热管内部的扭转条，所述的扭转条为带有磁性的金属条，其与换热管同轴心，一端固定于换热管的开口端，金属条绕其中心线旋转呈螺旋结构，所述的换热管管身上还设置有磁性环，所述的扭转条的磁极与磁性环的磁极同性，所述的扭转条上还设置有导流凹槽和刮片；本发明的带磁性扭转条的换热管相对于传统的粗糙管或者内置单一扭带的换热管来说，其结构简单，成本低，传热效果高，更加环保高效。
Description
技术领域
本发明涉及换热器强化传热技术领域，具体是涉及一种带磁性扭转条的换热管及管内自清洁方法。
背景技术
自20世纪70年代石油危机爆发以来，以能源为中心的环境、生态和社会经济问题日益加剧，由于工业生产和科学技术发展的需要，以及对能源的合理利用的迫切需求，传热强化技术在近几十年受到广泛的重视和长足的发展。在动力、冶金、石油、化工等传统主体工业领域，传热强化技术按其是否需要外功，分为主动强化与被动强化两种类型，其中被动强化技术由于不需要外功，操作方式简单，可靠性强而更为广泛应用，管内插入扭带技术即是其中一种较为实用的强化传热技术，由于管内插入扭带具有结构简单、性能稳定、易于装拆和维修等优点，可用于现有换热器的技术改造及余热回收强化，也可以用于太阳能热水器、反应器、核冷却器、新能源等众多领域，有着广泛的应用前景，且该技术有助于清除管内污垢，这是其他强化传热技术所无法比拟的。但是，在实际应用中发现，现有的管内插入扭带技术也存在着不少的弊端，例如其管内插入扭带结构单一，扰流效果不明显，场协同强化传热效果不显著，而更大的问题还在于螺旋扭带对传热管内壁存在着严重的刮磨，在工作过程中，也需要较大的驱动力矩才能使其转动，不符合现如今节能减排的目的，而且现在也没有发现能较好的解决这些问题的换热管出现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带磁性扭转条的换热管，通过其管内扭转带的作用，在可以达到自清洁的同时，进一步强化传热，提高管内放热介质的扰流效果，使其传热更高效均匀。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种带磁性扭转条的换热管，包括换热管以及设置在换热管内部的扭转条，所述的扭转条为带有磁性的金属条，其与换热管同轴心，一端固定于换热管的开口端，金属条绕其中心线旋转呈螺旋结构，所述的换热管管身上还设置有磁性环，或者所述的换热管由磁性材料制成。
优选的，所述的扭转条的磁极与磁性环内环的磁极同性，或者与换热管管壁的磁极同性。
优选的，所述的扭转条沿其轴心线呈180°-360°均匀旋转，其两侧边线构成了类DNA双螺旋线结构。
优选的，所述的扭转条上沿螺旋线方向设置有导流凹槽或导流凸条。
优选的，所述的扭转条两侧边设置为锯齿形或间隔均匀设置有凸齿。
优选的，所述的扭转条上间隔均匀设置有刮片，所述的扭转条上安装刮片后，其截面呈类似风扇的形状。
优选的，所述的刮片与扭转条的轴心线呈10-80°倾斜。
根据本发明的另一个方面，提供了一种利用带磁性扭转条进行管内自清洁的方法，包括以下步骤：
S1、进料：放热介质携带热量由换热管的入口进入换热管内，并由换热管道向前输送，经由管道传送的放热介质多为油、水、或烟气，因为冷凝及粘附作用，部分放热介质很容易被吸附于换热管内壁上；
S2、扰流：放热介质在设置有扭转条的换热管内部传递输送，被扭转条分成对称的两股，绕扭转条两侧形成激烈的螺旋运动，扭转条上设置的导流凹槽或导流凸条对放热介质形成进一步的导流作用，同时扭转条两侧设置的凸齿，同步对放热介质形成梳齿状的扰流，使放热介质的运动更加激烈，靠近管芯部分的热量更好的发散；
S3、刮料：经过换热管输送的放热介质被扭转条扰流，部分粘附于内壁的放热介质在扰流作用下自动脱落，因为刮片的存在，其余部分粘料被刮片刮落，并混入放热介质中继续向前输送；同时因为扭转条侧边设置的凸齿，扰流作用更明显，防止了放热介质粘附于刮片上；
S4、清理：将扭转条拔出换热管即可进行清理。
优选的，对于上述的S2步骤中，还包括了在扭转条上开设均匀或不均匀的通孔，使其扰流作用更明显。
优选的，对于上述的S3步骤中，还包括了扭转条安装于带磁性的换热管内，或者安装于设置了磁性环的换热管内，由于采用了悬浮性的结构设置，扭转条不与管道内壁碰撞。
综上所述，本发明采用的技术方案，在换热管内设置扭转条，扭转条沿其轴心线呈180°-360°均匀旋转，使其管体内部呈周期布局，每两个扭转条单元之间形成对称的空间区域，扭转条在管中心区域与管壁区域形成大的纵向涡流，在放热介质的传送方向上又可以诱导产生螺旋涡流，充分发挥了双涡流结合强化传热的优势，同时设置有导流槽、导流凸条、以及双侧边的凸齿，进一步对放热介质进行梳齿扰流，提高其混合效率，使管内传热得到强化；另外，扭转条在管内放热介质的带动下自转，通过扰流刮扫管内壁的污垢，具有在线、自动、连续清洗防垢的功能；最主要的是，对扭转条及换热管进行同极磁性处理，利用同性相斥的原理，扭转条在换热管内部保持悬浮，不与换热管内壁刮碰，同时保证了只需要缓流即可推动扭转条旋转，扰流效率高，相对于传统的粗糙管或者内置单一扭带的换热管来说，其结构简单，成本低，传热效果高，更加环保高效。
附图说明
图1是本发明的带磁性扭转条的换热管的主视图；
图2是本发明的换热管内的刮片的结构视图；
图3是本发明的第二实施例的主视图；
换热管-1、开口端-11、扭转条-2、导流凹槽-21、凸齿-22、刮片-23、磁性环-3。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
实施例一：
如图1、图2所示，根据本发发明的一个方面，提供了一种带磁性扭转条的换热管，包括换热管1以及设置在换热管1内部的扭转条2，所述的扭转条2为带有磁性的金属条，其与换热管1同轴心，一端固定于换热管1的开口端11，金属条绕其中心线旋转呈螺旋结构，所述的换热管1管身上还设置有磁性环3。
为了达到扭转条2在换热管1内部悬浮的目的，所述的扭转条2的磁极与磁性环3的内环磁极同性，利用同性相斥的原理，扭转条2在换热管1管道内部，与磁性环3形成互斥的稳定悬浮状态。
为了达到对管道内的放热介质进行扰流的目的，所述的扭转条2沿其轴心线呈180°-360°均匀旋转，其两侧边线构成了类DNA双螺旋线结构。
在本发明中，为了使扰流导流效果更加明显，所述的扭转条2上沿螺旋线方向设置有导流凹槽21，在实际使用中，也可以设置为导流凸条。
在本发明中，为了实现对扭转条2侧边的放热介质的梳齿式扰流，所述的扭转条2两侧边设置间隔均匀设置有凸齿22，在实际使用中，也可以直接设置为锯齿形。
对于部分放热介质，单一的扭转条可能无法实现更好的扰流效果及刮磨效果，所述的扭转条2上间隔均匀设置有刮片23，所述的刮片23与扭转条2的轴心线呈45°倾斜，所述的扭转条2上安装刮片23后，其截面呈类似风扇的形状。
根据本发明提供的带磁性扭转条的换热管，其工作原理以及利用其进行自清洁的方法如下：
采用了扭转条2的磁极与磁性环3的磁极同性的设置，因为同性相斥的原理，当扭转条2置入换热管1内部时，扭转条2与磁性环3形成互斥的稳定悬浮状态，不与管道内壁碰撞；放热介质携带热量由换热管1的入口进入换热管1内，并经由换热管道向前输送，所述的放热介质多为油、水、或烟气，因为冷凝及粘附作用，部分放热介质很容易被吸附于换热管1内壁上；
扭转条2经过均匀扭转，使其在换热管1管体内部呈规律的周期布局，每两个扭转条单元之间形成对称的空间区域，当放热介质在设置有扭转条2的换热管1内部传递输送时，被扭转条2分成对称的两股，单股介质在管中心区域与管壁区域间形成纵向涡流，同时在放热介质的传送方向上又可以诱导产生螺旋涡流，两个方向上的涡流结合后绕扭转条2两侧形成激烈的螺旋运动，充分发挥了双涡流结合强化传热的优势，同时在扭转条2上设置的导流凹槽21或导流凸条对放热介质形成进一步的导流作用，扭转条两侧设置的凸齿22，同步对放热介质形成梳齿状的扰流，使放热介质的运动更加激烈，靠近管芯部分的热量得到更好的发散；
因为悬浮的结构设置，摩擦力小，扭转条2在管内放热介质的带动下，只需要很小的力就可产生自转，部分粘附于内壁的放热介质在扰流作用下自动脱落，又因为刮片23的存在，其余部分粘料被刮片23刮落，并混入放热介质中继续向前输送；扭转条2侧边设置的凸齿22，对扰流作用更明显，防止了放热介质粘附于刮片23上；同时因为刮片23的存在，当放热介质进入换热管1内时，被刮片23所阻挡而改变了方向，被改变方向的放热介质同时对扭转条2作用一个等值的反作用力，扭转条2正反两面受到左右不对称的作用力，对其中心线形成一个附加的旋转动力矩，与扭转条2原有的自转力叠加，产生更加强大的合力，转动更加快速，清洁效果更好；当需要进行彻底清洗时，只需要将扭转条2拔出换热管1即可进行清理。
为了达到对放热介质更加有效地扰流，还可以在扭转条2上开设均匀或不均匀的通孔，使其扰流作用更明显。
实施例二：
如图3所示，图3是本发明一种带磁性扭转条的换热管的第二较佳实施例的结构示意图。本实施例与第一实施例基本相同，不同之处仅在于：换热管1的管身全部由磁性材料制成，并且其管道内壁的磁极与扭转条2同性，换热管1管身外不再设置磁性环3。
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，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种带磁性扭转条的换热管，包括换热管以及设置在换热管内部的扭转条，其特征在于：所述的扭转条为带有磁性的金属条，其与换热管同轴心，一端固定于换热管的开口端，金属条绕其中心线旋转呈螺旋结构，所述的换热管管身上还设置有磁性环，或者所述的换热管由磁性材料制成。
2.根据权利要求1所述的带磁性扭转条的换热管，其特征在于：所述的扭转条的磁极与磁性环内环的磁极同性，或者与换热管管壁的磁极同性。
3.根据权利要求1所述的带磁性扭转条的换热管，其特征在于：所述的扭转条沿其轴心线呈180°-360°均匀旋转，其两侧边线构成了类DNA双螺旋线结构。
4.根据权利要求1所述的带磁性扭转条的换热管，其特征在于：所述的扭转条上沿螺旋线方向设置有导流凹槽或导流凸条。
5.根据权利要求1所述的带磁性扭转条的换热管，其特征在于：所述的扭转条两侧边设置为锯齿形或间隔均匀设置有凸齿。
6.根据权利要求1所述的带磁性扭转条的换热管，其特征在于：所述的扭转条上间隔均匀设置有刮片，所述的扭转条上安装刮片后，其截面呈类似风扇的形状。
7.根据权利要求6所述的带磁性扭转条的换热管，其特征在于：所述的刮片与扭转条的轴心线呈10-80°倾斜。
8.一种管内自清洁方法，应用了上述权利要求1～7中任一权利要求所述的带磁性扭转条的换热管，其特征在于包括以下步骤：
S1、进料：放热介质携带热量由换热管的入口进入换热管内，并由换热管道向前输送，经由管道传送的放热介质多为油、水、或烟气，因为冷凝及粘附作用，部分放热介质容易被吸附于换热管内壁上；
S2、扰流：放热介质在设置有扭转条的换热管内部传递输送，被扭转条分成对称的两股，绕扭转条两侧形成激烈的螺旋运动，扭转条上设置的导流凹槽或导流凸条对放热介质形成进一步的导流作用，同时扭转条两侧设置的凸齿，同步对放热介质形成梳齿状的扰流，使放热介质的运动更加激烈，靠近管芯部分的热量得到更好的发散；
S3、刮料：经过换热管输送的放热介质被扭转条扰流，部分粘附于内壁的放热介质在扰流作用下自动脱落，因为刮片的存在，其余部分粘料被刮片刮落，并混入放热介质中继续向前输送；同时因为扭转条侧边设置的凸齿，扰流作用更明显，防止了放热介质粘附于刮片上；
S4、清理：将扭转条拔出换热管即可进行清理。
9.如权利要求8所述的管内自清洁方法，其特征在于：S2步骤中还包括在扭转条上开设均匀或不均匀的通孔，使其扰流作用更明显。
10.如权利要求8所述的管内自清洁方法，其特征在于：S3步骤中还包括扭转条安装于带磁性的换热管内，或者安装于设置了磁性环的换热管内，由于采用了悬浮性的结构设置，扭转条不与管道内壁碰撞。
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