[发明专利]一种新型低水阻内插件

说明书

本发明公开一种新型低水阻内插件，其主要部分包括钢丝线、单边螺旋纽带和支撑架。在内插件主体为一定长度单边螺旋纽带，入水口和出水口使用少部分双边螺旋纽带，中间部分用一定数量的支撑架固定纽带在管程的位置。本新型换热器内插件的优点在于，在尽量不影响换热效率的同时减少纽带对于水流的阻力，大大减少了纽带带来的能量消耗问题，同时对单边螺旋内插件的边缘结构进行改进，减少单边螺旋内插件边缘在工作时的磨损消耗，进而使整个工艺过程的能量损失降低，提高总体效率。本发明一种新型低水阻内插件其单边螺旋纽带工作过程中，管程通过纽带的作用下依然可以带动流体微团进行螺旋运动，达到强化换热的目的和效果。

技术领域

本发明属于管壳式换热强化领域，具体涉及一种新型单边螺旋内插件的工艺。

背景技术

在换热器中加入内插件是强化管壁换热的一种有效技术，广泛应用于石油化工、机械领域的换热设备之中。管壳式换热器是化学工业工艺处理中的重要设备，能起到能量传递的作用。管壳式换热器在工作时由于存在层流边界层，减缓了对流换热作用，减缓了传热速率。同时流体中存在碳酸钙等固体杂质，极易在换热管内的边界层中形成沉淀，最终附着在换热管内壁，增加了导热热阻，大大降低了换热性能。有实验表明，当水垢厚度大于2.16mm时，换热设备的换热系数降低51％，其作用效果下降50％，并且形成水垢的时间仅为25天。

螺旋纽带是一种常见的换热器管程强化传热内插件，在实际的生产生活中已经有了较为广泛的应用。螺旋纽带的缺点在于当纽带进行工作时纽带的首末两端磨损较严重，严重情况下将导致纽带断裂，随着水流进入后续工艺，造成设备的损坏和经济损失。此外，螺旋纽带在安装时需要在换热管两端安装滑动轴承，以此来固定纽带在换热管中的位置。因此，换热器管程入水口处由于滑动轴承的存在而形成较大的水阻，对设备造成一定的能源浪费。

单元组合转子是另一种有效的换热器管程强化传热内插件。单元组合转子的核心作用在于转子改变了工质的流动状态，因此在一定的工况下，转子的形状和排列对于强化换热过程就有着极其重要的作用，形状的改变可以直接改变水流的局部流动，对流体微团的螺旋运动产生最直接的影响，从而提高了换热性能。

但是，以往的内插件转子采用注塑成型制造，对于管束较多的、管程内径与模具相匹配的换热器来说较为合适，而对于一些非标准的管束来说则需另外重新打造模具，由此带来的成本无法忽略。。

因此，换热器管程强化传热内插件而言，既保证强化传热效果与管壁清洁作用，又不能引入较大的水阻，同时尽可能的节约成本，是该领域的研究目标。

单边螺旋内插件的优点在于无需昂贵的模具的成本而采用挤出机挤出的原理来进行管壁的清洁和对水流的扰动，且作用效果与最初的转子类似。更为重要的是，相比于螺旋纽带而言，新型单边螺旋内插件由于不使用滑动轴承固定，由入水口处的带来的水阻大幅减小，同时由于减少了一半螺旋结构而大幅降低了管内的水阻。因此采用新式的单边螺旋内插件不仅可以大量节省成本，并且在减小水阻层面上有了大幅改进。

发明内容

本发明提出一种新型低水阻内插件，工作区域为管程，其主要部分包括钢丝线、单边螺旋纽带和支撑架。在内插件主体为一定长度单边螺旋纽带，入水口和出水口使用少部分双边螺旋纽带，中间部分用一定数量的支撑架固定纽带在管程的位置。本发明相较于原有纽带提出新结构：1.中间部分采用单边螺旋纽带，并非完整的双边螺旋纽带。2.纽带中间夹杂支撑架用于固定纽带。

采用连续的单边螺旋内插件可以弥补原有单元组合转子存在的不足。转子在安装时存在分组情况，每组转子需要固定装置进行固定，工作时转子对固定装置产生一定的磨损，在水流的冲击下无法精确保证固定的稳定性。采用连续的螺旋内插件，能够避免通过固定装置进行分组，提高了内插件的稳定性，从而提升内插件的工作性能。