[发明专利]换热管内一种弧形静态扰流元件

说明书

技术领域

本发明涉及的是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强化传热和防垢除垢的内插元件。

背景技术

当今社会节能减排是一项全世界都非常重视的关键技术，尤其是在石油、化工、火电、核电、冶金、轻工、航空器件和船舶车辆等众多领域都要应用到许多的换热器，其中应用最为广泛的是管壳式换热器，但在这些换热管中内壁普遍存在层积污垢，导致流体在管道中输送阻力增加，严重时会堵塞管道，同时传热性能大为下降；换热管内污垢会严重降低传热效率而引起重大能源浪费，与此同时污垢一般具有腐蚀性，管壁会因此腐蚀，泄露流体造成重大安全隐患，因此在传统上的处理办法就是被迫采取停产请专业清洗人员进行清洗，这样不仅耽搁了工厂的生产进度，同时还需要支付昂贵的清洗费用；为了更好地解决这个问题，人们一直研究采用不停产的在线自动强化传热和除垢防垢的各种办法和装置，但由于技术不够成熟，还没有大范围应用到工业当中。在线旋转的扰流元件的装置，元件转动要消耗流体的一定的动能，转动时元件与支撑轴之间的摩擦力较大，缩短了扰流元件装置的寿命。

发明内容

本发明的目的是在换热管内设置静止的扰流元件，即可以通过对流体扰流提高换热效率，又不消耗流体的动能。

本发明的技术方案是，换热管内一种弧形静态扰流元件，包括空心轴和圆盘，所述圆盘是设置在空心轴上的凸棱，圆盘的中心与空心轴中心同心，所述空心轴与圆盘相连接，所述圆盘的外径大于空心轴的外径，而圆盘的外径小于换热管的内径，便于流体在换热管内的流动，空心轴外径与圆盘的外径通过圆弧过渡，空心轴内径大于支撑轴的直径，流体流过空心轴外表面再流向圆盘的弧面，流体流经的横截面积变小，在圆盘外圆面与换热管内表面之间的流体的轴向速度变大，流体的湍流度增加，流体的混合效果好，破坏流体的边界层，提高换热管的换热效率；同时流体的速度在沿圆盘的弧面流过时会产生径向速度，根据场协同理论具有径向速度的流体换热效率增大，对换热管内壁的冲刷力也较大，有利于去除管壁上的污垢，保持换热管壁的清洁。

本发明换热管内一种弧形静态扰流元件的圆盘上可以开设有中空结构，有利于减小对流体的流动阻力，同时增强中心处流体的湍流程度，还可以节省元件的材料成本。

本发明换热管内一种弧形静态扰流元件的圆盘在其迎水面上可做成流线型，利于流体流过，减小对流体的阻力。

本发明换热管内一种弧形静态扰流元件的圆盘外缘可以开设有缺口，当流体流过缺口时，湍流度进一步加大，在缺口上可以设有斜面，对流体引导流向，流体发生偏转，产生一定的圆周速度，提高换热管的换热效率。

本发明换热管内一种弧形静态扰流元件的圆盘和空心轴是由高分子材料、高分子基复合材料、金属或者陶瓷材料制作的，空心轴的长度、内径大小、外径、圆盘的外径、弧形等参数是根据换热管内径、换热管长度以及换热管内的流体的介质类型、温度等工况条件来确定的。

本发明换热管内一种弧形静态扰流元件，其有益效果是：1、流体流经换热管内壁和圆盘之间的空间时，流体的轴向速度变大，流体的湍流度增加，流体的混合效果好，破坏流体的边界层，提高换热管的换热效率；2、流体的速度在沿圆盘的弧面流过时会产生径向速度，对换热管内壁的冲刷力也较大，有利于去除管壁上的污垢，保持换热管壁的清洁；3、圆盘上可以开设有中空结构，有利于减小对流体的流动阻力，同时还可以节省材料成本；4、圆盘在迎水面上做成流线型，利于流体流过，减小对流体的阻力；5、圆盘外缘可以开设有缺口，湍流度进一步加大，缺口上可以设有斜面，引流流体，进一步加大流体的湍流度，提高换热管的换热效率。

附图说明

图1是本发明换热管内一种弧形静态扰流元件的主视图。

图2是图1的左视图。

图3是图1的三维结构示意图。

图4是本发明换热管内一种弧形静态扰流元件的三维结构示意图，在圆盘上开设有透空结构。

图5是本发明换热管内一种弧形静态扰流元件的三维结构示意图，在圆盘上开设有齿形缺口。

图6是本发明换热管内一种弧形静态扰流元件应用的安装结构示意图。

图中，1-空心轴、2-圆盘、3-透空、4-缺口、5-导流斜面、6-换热管、7-支撑轴、8-限位件、9-挂件。

具体实施方式