[发明专利]一种流弹形自清洁强化传热元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于管壳式换热器、热交换反应器等设备中换热管内清洗污垢的内插元件，特别涉及一种具有自导向、低阻力和高效清洗的元件。

背景技术

一直以来换热管内容易沉积污垢，特别是在冷却水为含有杂质的流体时，例如海水、河水时，换热管在很短时间，如3-5天就会沉积很厚的污垢。沉积的污垢具有很大的危害性，污垢的热阻很大，直接大大减低了换热管内的传热效率，另外污垢还具腐蚀性，会缩短换热管的寿命，从而给工厂带来很大的经济损失。

对于除去换热管内污垢的方法有机器清洗技术、胶球清洗技术和在线清洗技术。机器压力清洗技术需要很大的水压，对机器的要求很高，但是机器压力清洗的结果不是令人满意，清洗污垢不够完全。在线清洗技术是最近十年发展起来的技术，例如用螺旋纽带清洗，直接将螺旋纽带安装在换热管内自动清洗，其结果是对污垢的清洗有效果，但是会造成很大压力损失，同时该技术还不够完善。相对较好的技术是利用胶球在线清洗，形状和材料可以调整，对管壁有摩擦效果但是不会损伤管壁，同时胶球可以重复利用，成本较低。以前的技术是胶球有不同的结构，例如组合结构式胶球，分为几层组合的胶球，但是制造比较麻烦，由于胶球的形状尺寸是较大于换热管内径的，所以流通性能不好，回收是胶球易被阻碍，回收效率较低；胶球做成实心状时，对流体的阻力较大，易阻塞管道。中国专利号200710098489.0，公布了一种可以旋转的清洗元件，但是该元件没有自导向功能，影响清洗元件在换热管内的运行。

发明内容

本发明的目的是设计一种应用于换热管内清洗内壁的清洗元件，所述元件在换热管内流体介质作用下，具有自导向功能，并且会发生旋转，减小对流体的阻力，加强清洗换热管壁污垢的效果，并能提高清洗元件在换热管内的流通能力，有利于提高元件清洗效率。

本发明为解决上述问题采用的技术方案是：一种流弹形自清洁强化传热元件，包括弹头、羽翼和腰带，所述羽翼是弹头外表面开始向外延伸的螺棱，所述腰带是连接羽翼的圆环结构，所述弹头外形为流线型，具有自导向功能，提高在换热管内的流通性，减小对流体的阻力；羽翼具有一定的螺旋角，当流体流过元件时，羽翼受到垂直于径向上的周向力，元件会绕弹头的轴心线旋转，有扰动流体的作用，加大流体的湍流程度，达到强化传热的效果，元件旋转有利于提高元件的清洗效果，羽翼的数量大于或等于二，均布于弹头外表面上，元件在旋转时能保持平稳状态。

在羽翼外端设有一个以上的环形腰带，目的是增大元件的强度，并避免多个元件堆积时发生交叉干扰；位于羽翼的最大直径处开设的腰带上设有螺旋槽或胶钉，螺旋槽的螺旋方向与羽翼的螺旋方向一致，有利于加大元件的旋转力矩，提高元件的清洗效果，螺旋槽的螺棱对换热管壁有很好的刮擦作用，有利于增强元件的清洗效果；胶钉对换热管壁有很好的洗刷作用，能将换热管壁清洗得更为干净，螺旋槽或者胶钉破坏了换热管内壁的流体的边界层，具有强化传热效果。

在羽翼最大值处开设的腰带，腰带外环表面为圆弧形，圆弧直径与换热管的内径相同，元件在需要导正方向时能够发生旋转；腰带内环结构为锥形，流体从锥形的大直径端口流入，加大了流体对元件向前的推动力，同时腰带受到径向力发生径向膨胀，腰带外表面与换热管壁之间的接触面积更大，接触作用力增大，有利于加大元件的清洗效果。

本发明一种流弹形自清洁强化传热元件的成型方法采用对开模注射成型，开模方向与弹头轴线一致，可一模一腔或一模多腔注射注射成型。

本发明一种流弹形自清洁强化传热元件的材料为有机高分子材料或高分子复合材料，也可以采用两种材料复合成型，采用发泡成型使其元件的密度与换热管内流体密度相近，有利于元件的弹头轴心线与换热管的轴心线相一致，保证元件在换热管内稳定旋转，具有较好的清洗效果。

本发明一种流弹形自清洁强化传热元件的羽翼内部可以采用镂空结构，减小对流体的阻力，减轻元件的重量，加大元件的运动灵活性，节省元件的材料成本。