本发明涉及一种自然循环蒸发器的传热强化自动清洗机构，涉及自然循环蒸发器和再沸器的加热管内的对流传热强化自动清洗。它主要适用于加热管内容易产生结晶盐垢的自然循环立式列管蒸发器、蒸发结晶器和再沸器的自动清洗。
背景技术：
自然循环立式列管蒸发器是结构最传统、最简单的蒸发器之一，但是自然循环流速低，盐溶液蒸发时加热管内很容易结垢，停车清洗频繁，效率低、能耗高。因此，无法应用于高盐溶液的蒸发生产中。虽然文献介绍了汽液固三相流态化技术(中国井矿盐2012年第1期的三相流蒸发防垢节能技术；无机盐工业2008年第8期的蒸发装置防垢新技术及其在氯化钙生产中的应用)，清洗能力较大，但是，粒子外循环系统复杂，管束粒子均匀分布困难等等，很难推广，尤其不适合结晶产品的器中应用，因为流态化粒子不可能与结晶产品完全分离。另一文献介绍的扭带清洗技术(ZL002224697.x自转扭带自动清洗式高效蒸发器)，对于结晶盐类这种硬垢的除垢清洗能力弱，不能满足自动清洗、稳定高效运行的生产要求。
技术实现要素：
本发明提出的一种自然循环蒸发器的传热强化自动清洗机构，利用自然循环蒸发器加热管出口段蒸汽泡与母液的快速两相流和流速的大波动性，带动轴向不定位清洗螺旋的上下浮动和自转，对加热管内壁的盐垢进行频繁的敲击，实现自动清洗。不仅功能上是对流传热强化有自动清洗，而且这种清洗机构的结构简单可靠，制造安装和维修都方便容易。
本发明的技术方案为：一种自然循环蒸发器的传热强化自动清洗机构，主要结构部件有蒸发室、加热管、加热室、底罐、直叶盘、功能螺旋、挂重。
自然循环蒸发器至少由蒸发室、中心循环管、加热室、底罐组成。加热管上安装至少由直叶盘、功能螺旋、挂重组成的传热强化自动清洗机构。直叶盘安装在加热管出口端，功能螺旋的上端悬挂在直叶盘上，功能螺旋的下端连接挂重，直叶盘上方有限制上升高度的限位筛网。
直叶盘的顶部是冲力盘，功能是承受加热管出口的汽液两相流的冲压力，其直径大小为加热管内径D0的0.6～1.2倍。直叶盘的直板叶的功能有三，其一是自转清洗除垢功能，其二是上下往复运动的竖直定向功能，其三是自转阻尼的防快速自转的避免磨损功能。直板叶的叶片数是3～4，加热管直径小的取3，加热管直径大的取4。直板叶的外切圆直径D1比加热管内径D0小 1.5～4.0mm，直板叶的厚度1.5～3mm；直板叶的长度L为120～280mm，传热温差愈大，自动清洗能力要求愈高，长度设计就取值愈大。直板叶的上部是钩肩，钩肩的外切圆D3直径不小于加热管外径，安装时用来悬挂功能螺旋及其挂重，运行时是向下运动的限位机构；钩肩的高度h为10～20mm。直叶盘中心的圆柱轴，刚度要求直径8～15mm，用于固定直板叶。圆柱轴的下端设计有功能螺旋的悬挂孔，直径2.5～4.0mm。直叶盘采用耐高温塑料注塑生产。
直叶盘上方的限位筛网，功能是对直叶盘上升的限位，选用3～5目的不锈钢筛网。限位筛网安装高度以直板叶留存在加热管内的长度在35mm以上为原则。中心循环管的顶部堰必须显著地高于直叶盘的顶部，顶部堰高度H1 在300～500mm的范围内，作用是减低自然循环的径向流对直叶盘的横向冲力。
功能螺旋的作用是对流传热强化和自动清洗。功能螺旋采用直径为1.0～ 3.0mm的不锈钢钢丝制造。功能螺旋的外径比加热管内径小3～10mm，功能螺旋的螺距P为加热管内径的0.60～1.20倍。功能螺旋安装在加热管内，对加热管内的液流的扰动，强化了对流传热。功能螺旋的尾部是直线段钢丝，长度L1的100～600mm，按照与中心循环管的直径D的大小的一致性关系取值。在底罐作为蒸发结晶器时，直线段钢丝的长度可以设计为大小不同的两三种，使挂重能够对不同深度层次的溶液的结晶过程进行搅拌强化。
挂重的基本功能是为自动清洗机构提供下行的重力，外形大多为直径 15～25mm的不锈钢圆柱。挂重的重量大小在50～500克重的范围内选取，挂重的重量大小与传热温差大小和蒸发压力高低有一致性关系。对于最常用的三效顺流蒸发系统，一二三效的挂重重量可以分别在180～360克、100～200 克、50～120克的不同范围内选取。对蒸发结晶器，挂重的另一个功能是结晶搅拌器，形状可以是板条形，但是椭圆柱形优先。
蒸发器运行时，加热管出口段的汽液两相流的流速达到每秒数米，甚至超过10m/s，冲力盘受到的冲压力比较大。在不同蒸发压力的蒸发器中，冲压力为0.5～8N不等。并且，大小随机变化的蒸汽泡引发的汽液两相流的流速波动幅度又相当大，冲力盘受到的冲压力波动性就相当大。冲压力大时，冲力盘带动自动清洗机构较快自转上升，同时强烈的径向振动；冲压力小时，自动清洗机构在挂重的重力作用下，慢速自转下沉，同时频繁的径向振动。如此上下往复运动，通常在每分钟十次左右、行程在20～100mm的范围。功能螺旋在这种自转、径向振动、上下往复运动的过程中，实现了对管内壁结晶盐垢自动清洗的目标。与此同时，挂重对蒸发结晶器的结晶过程实现搅拌强化的目的。
附图说明
图1为本发明一实施例中的一种自然循环蒸发器的传热强化自动清洗机构的结构示意图；
图2为本发明一实施例中的直叶盘的结构放大示意图；
图3为本发明一实施例中的直叶盘的A向结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1、图2、图3，对本发明作进一步详细的描述。
图中的1蒸发室 2人孔 3顶部堰 4限位筛网 5直叶盘 6功能螺旋 7 加热管 8加热室 9直线段钢丝 10挂重 11底罐 12中心循环管 13连通管液位计 14鈎肩 15直板叶 16圆柱轴 17悬挂孔 18冲力盘
一种自然循环蒸发器的传热强化自动清洗机构，主要结构部件有蒸发室 1、加热管7、加热室8、底罐11、直叶盘5、功能螺旋6、挂重10。
自然循环蒸发器至少由蒸发室1、中心循环管12、加热室8、底罐11组成。加热管7上安装至少由直叶盘5、功能螺旋6、挂重10组成的传热强化自动清洗机构。直叶盘5安装在加热管7出口端，功能螺旋6的上端悬挂在直叶盘5上，功能螺旋6的下端连接挂重10，直叶盘5上方有限制上升高度的限位筛网4。
直叶盘5的顶部是冲力盘18，功能是承受加热管7出口的汽液两相流的冲压力，其直径大小为加热管7内径D0的0.6～1.2倍。直叶盘5的直板叶 15的功能有三，其一是自转清洗除垢功能，其二是上下往复运动的竖直定向功能，其三是自转阻尼的防快速自转的避免磨损功能。直板叶15的叶片数是 3～4，加热管7直径小的取3，加热管7直径大的取4。直板叶15的外切圆直径D1比加热管7内径D0小1.5～4.0mm，直板叶15的厚度1.5～3mm；直板叶15的长度L为120～280mm，传热温差愈大，自动清洗能力要求愈高，长度设计就取值愈大。直板叶15的上部是钩肩14，钩肩14的外切圆D3直径不小于加热管7外径，安装时用来悬挂功能螺旋8及其挂重，运行时是向下运动的限位机构；钩肩14的高度h为10～20mm。直叶盘5中心的圆柱轴 16，刚度要求直径8～15mm，用于固定直板叶15。圆柱轴16的下端设计有功能螺旋6的悬挂孔17的直径2.5～4.0mm。直叶盘5采用耐高温塑料注塑生产。
直叶盘5上方的限位筛网4，功能是对直叶盘5上升的限位，选用3～5 目的不锈钢筛网4。限位筛网4安装高度以直板叶15留存在加热管7内的长度在35mm以上为原则。中心循环管12的顶部堰3必须显著地高于直叶盘5 的顶部，顶部堰3的高度H1在300～500mm的范围内，作用是减低自然循环的径向流对直叶盘5的横向冲力。
功能螺旋6的作用是对流传热强化和自动清洗。功能螺旋6采用直径为1.0～3.0mm的不锈钢钢丝制造。功能螺旋6的外径比加热管7内径小3～ 10mm，功能螺旋6的螺距P为加热管7内径的(0.60～1.20)倍。功能螺旋6 安装在加热管7内，对加热管7内的液流的扰动，强化了对流传热。功能螺旋6的尾部是直线段钢丝9，长度L1的100～600mm，按照与中心循环管12 的直径D的大小的一致性关系取值。在底罐11作为蒸发结晶器时，直线段钢丝9的长度可以设计为大小不同的两三种，使挂重10能够对不同深度层次的溶液的结晶过程进行搅拌强化。
挂重10的基本功能是为自动清洗机构提供下行的重力，外形大多为直径 15～25mm的不锈钢圆柱。挂重10的重量大小在50～500克重的范围内选取，挂重10的重量大小与传热温差大小和蒸发压力高低有一致性关系。对于最常用的三效顺流蒸发系统，一二三效的挂重重量分别可以在180～360克、100～ 200克、50～120克的不同范围内选取。对蒸发结晶器，挂重10的另一个功能是结晶搅拌器，形状可以是板条形，但是椭圆柱形优先。
蒸发器运行时，加热管7出口段的汽液两相流的流速达到每秒数米，甚至超过10m/s，直叶盘5受到的冲压力比较大。在不同蒸发压力的蒸发器中，冲压力为0.5～8N不等。并且，大小随机变化的蒸汽泡引发的汽液两相流的流速波动幅度又相当大，冲力盘5受到的冲压力波动性就相当大。冲压力大时，冲力盘5带动自动清洗机构较快自转上升，同时强烈的径向振动；冲压力小时，自动清洗机构在挂重的重力作用下，慢速自转下沉，同时频繁的径向振动。如此上下往复运动，通常在每分钟十次左右、行程在20～100mm的范围。功能螺旋5在这种自转、径向振动、上下往复运动的过程中，实现了对管内壁结晶盐垢自动清洗的目标。与此同时，挂重10对蒸发结晶器的结晶过程实现搅拌强化的目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。