[发明专利]一种弦月风扇内构件换热器装置及热交换系统

说明书

本发明公开一种弦月风扇内构件换热器装置及热交换系统，包括：管箱，管箱的底端设置有冷流体入口，顶部设有冷流体出口；管箱内部靠近冷流体入口处安装有下支撑板，靠近冷流体出口处安装有上支撑板；下支撑板和上支撑板上均设有若干排气孔；若干固定轴安装于下支撑板和上支撑板之间；固定轴上通过轴承安装有若干弦月风扇内构件；弦月风扇内构件通过轴承能够相对于固定轴旋转；弦月风扇内构件包括多个周向均匀布置的叶片，每个叶片设置成弦月形。本发明弦月风扇内构件靠近管箱内壁但不接触内壁，不会额外增加热边界层面积，自旋扰流内构件在气流的驱动下，无需外动力，能够自动旋转，增加流体的扰动，有效减小热边界层厚度，提高换热效率。

技术领域

本发明属于余热传递过程强化技术领域，特别涉及一种弦月风扇内构件换热器装置及热交 换系统。

背景技术

中国属于典型的多煤、贫油、少气的国家，目前煤炭是我国最重要的一次能源。在煤炭的 转化利用过程中，中低温干馏技术被成为煤炭分质分级利用的“龙头”。煤炭中低温干馏得到固 态的兰炭，液态的煤焦油以及气态的煤气，热煤气中含有大量的余热，热值可达33.5-37.7MJ/m³， 现阶段该煤气一部分直接排放，一部分回收利用。若要回收利用采用液氨降温，浪费水电液氨 等，造成严重的能源浪费。

为进一步提高煤气余热回收利用，优化和促进煤炭中低温干馏工艺的绿色、高效、可持续 化。可对换热器进一步改进，有效提高换热器的传热性能。传统的传热强化技术有主动型和被 动型传热强化技术，主动型传热强化技术如机械旋转等方法强化传热，该方法需要通过外加动 力设备，从而增加了动力费用；被动技术主要包括管内插入添加物强化传热，通过在管壁或管 内设置内构件增加流体的扰动，减薄热边界层厚度，从而强化传热过程。对于静态扰流内构件， 如麻花铁和扁铁内构件换热器传热性能分别是是空管换热器的1.62-1.8倍和1.2-1.3倍，但阻 力却增加了三倍多。扭带内构件换热器传热性能是空管的1.6倍，但阻力增加了9倍，并且扭 带对换热管内壁的磨损较为严重。

上述采用静止扰流内构件，虽传热强化效果较好，但换热器的压降增加太大，不适合尾气 余热回收过程。

发明内容

本发明的的目的在于提供一种弦月风扇内构件换热器装置及热交换系统，以解决上述技 术问题。本发明中，弦月内构件在尾气流速作用下实现自动旋转，该技术化被动为主动，在不 增加热边界层面积的基础上，有效减薄热边界层的厚度，增强传热性能，且换热器的压降增加 较小，既可达到主动强化传热的效果，又可节省动力费用，解决了现有技术中存在的换热器传 热效果不佳，换热器压降较大的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种弦月风扇内构件换热器装置，包括：

管箱，管箱的底端设置有冷流体入口，顶部设有冷流体出口；

管箱内部靠近冷流体入口处安装有下支撑板，靠近冷流体出口处安装有上支撑板；下支 撑板和上支撑板上均设有若干排气孔；

若干固定轴安装于下支撑板和上支撑板之间；固定轴上通过轴承安装有若干弦月风扇内构 件；弦月风扇内构件通过轴承能够相对于固定轴旋转；

弦月风扇内构件包括多个周向均匀布置的叶片，每个叶片设置成弦月形。

进一步的，弦月风扇内构件的叶片的倾斜角为12°-21°。

进一步的，轴承通过轴承夹套轴向固定在固定轴上。

进一步的，弦月风扇内构件安装于靠近管箱内壁处。

进一步的，下支撑板和上支撑板之间固定安装有5—12根固定轴。

进一步的，每个弦月风扇内构件包括三个或五个叶片。

进一步的，每个弦月风扇内构件包括五个叶片，叶片的角度为15°。