[发明专利]换热管内扰流清垢转子

说明书

技术领域

本发明涉及一种管壳式换热器设备中换热管内的强化传热以及防垢清垢的内插元件，尤其涉及一种以换热管内液体提供动力的，起到强化传热以及防垢清垢作用的换热管内扰流清垢转子。

技术背景

近几年来节能减排技术成为各国争相研究的重要关键技术。管壳式换热器作为石油、化工、火电、核电、冶金、轻工、航空器件和船舶车辆等众多领域中应用最为广泛的热交换设备，其换热效率的高低直接影响到整个国家甚至世界节能减排的效果，但是管壳式换热器的换热管中，普遍存在结垢问题，污垢不但能够增加热阻，降低传热效率，还会增加管道的流动阻力，有时甚至会出现堵管等现象，严重的影响了设备效率，产生重大能源浪费。污垢一般都会伴随着腐蚀，垢下腐蚀严重时会出现管壁泄露，对设备的安全造成很大的威胁。现在对污垢的处理方法是进行停机清洗，采用高压水枪清洗或者酸洗等清洗方式，不但照成人力物力的浪费，清洗的废水还会造成环境的污染，并且停机清洗还影响了工厂的连续生产，降低了生产效率。人们一直试图的发明一种在线清洗技术，其中之一就是利用流体推动螺旋纽带旋转来实现在线自动除垢的方法，中国专利申请号为：CN1424554，专利名称为“双扰流螺旋式强化换热及自动除垢装置”，但是由于螺旋纽带为一条整带，换热管在经过加工安装后不够顺直，螺旋纽带与换热管内壁之间会产生不均匀的缝隙，这样纽带的除垢作用小而不均匀，除垢效果不理想。之后中国专利号为ZL200520127121.9，公开了发明名称为“转子式自清洁强化传热装置”的专利申请，此装置是由固定架、转子、柔性轴和支撑管构成，两固定架分别固定在换热管的两端；转子的外表面有螺旋棱，转子上有中心孔；支撑架设在转子与固定架之间，柔性轴穿过转子的中心孔和支撑管固定在两固定架上。但是专利的转子采用扰流冲击管壁的方式进行防垢，只是达到了延缓结垢的效果，不能清垢。

发明内容

为解决现有的技术只能防垢不能清垢除垢的缺点，本发明的目的是设计一种能清垢防垢以及强化传热的新型的转子，该转子包含内叶片、外叶片以及中心轴，外叶片的外部有一圆柱滚子，滚子上有条状凸起，当转子受到液体的驱动转动时，转子外叶片上的圆柱滚子与管壁接触并在管壁上滚动，凸起挤压切割污垢，使其脱落，起到清垢防垢的目的。

为解决上述问题采用的技术方案是：换热管内扰流清垢转子，主要包含内叶片、外叶片以及中心轴，中心轴为一圆管，外叶片与内叶片相连，内叶片与中心轴相连，外叶片不直接与中心轴相连。内叶片为螺旋形，液体流经内叶片时对叶片提供一个驱动力，使转子转动，转子内叶片对液体产生扰流作用，增加液体的湍流程度，起到强化传热的效果；内叶片上开有几何形的通孔，用以降低转子的阻力。外叶片为直板形，外叶片的外部有一圆柱滚子，圆柱滚子外表面与换热管的内壁接触，圆柱滚子的中心轴固定于外叶片上，圆柱滚子绕滚子中心轴转动。滚子上有条状凸起，使圆柱滚子的平滑表面变为带有山峰状起伏表面，柱状滚子上条状凸起与换热管内壁接触时，使圆柱滚子与换热管内壁的接触面积减小，在相同的推力的作用下，增加了圆柱滚子在接触点对污垢的压力，条状凸起能压入污垢层内，对污垢有挤压切割的作用，当转子转动条状凸起与管壁脱离时，条状凸起对换热管内壁的污垢起到一个剥离的作用，使污垢脱落。内叶片产生的旋转流把脱落的污垢从管壁带离，起到清除换热管管壁污垢的效果。圆柱滚子沿管内壁转动，使洁净换热管内的污垢在污垢起始阶段就被阻断，起到了防垢的效果。转子转动时，外叶片对液体有扰流作用，增加了液体的湍流程度，起到强化传热的效果。内叶片与外叶片间有一个缝隙，转子转动时，叶片挤压液体，使其流过缝隙，形成径向流，起到强化传热的作用，径向流能冲击滚子剥落的污垢，将其带离管壁。

本发明换热管内扰流清垢转子，内叶片的个数为一个、两个或多个，内叶片上通孔的截面形状为圆形，正方形，平行四边形等几何形状。

本发明换热管内扰流清垢转子，外叶片个数为一个、两个或多个，其与内叶片的个数相同或者不同。

本发明换热管内扰流清垢转子，一个外叶片上的圆柱滚子为一个、两个或多个，圆柱滚子上的条状凸起截面为梯形、三角形、矩形等几何形状，条状突起的个数为一个、两个或者多个。

本发明换热管内扰流清垢转子，内叶片与外叶片为焊接、铆接或一体成型等连接方式，内叶片与中心轴的为焊接、铆接或一体成型等连接方式。

本发明换热管内扰流清垢转子，转子由高分子材料、高分子基复合材料、金属或者陶瓷材料制作。