一种管内扰流装置的制作方法

本实用新型涉及换热强化领域，尤其是涉及一种管内扰流装置，可以强化管内换热过程。

背景技术：

强化单向介质管内对流换热的有效方法之一是使流体在管内产生旋转运动，这时近壁面的流体速度增加，加强了边界层内流体的搅动。同时由于流体旋转，使整个流动结构发生变化，边界层内的流体和主流流体得以更好的混合。以上这些因素都使换热得到了强化。

各种插入物的强化传热机理包括：（1）形成旋转流；（2）破坏边界层；（3）中心流体与管壁流体产生置换作用；（4）产生二次流；（5）减小全场平均协同角，使Nu数增加，强化换热等。

管内安装插入物的强化换热技术有显著的特点：不改变传热面形状；一般插入物的加工简单，特别适用于现有设备的改造，不需要更换原有的管壳式换热器。因此，管内插入物强化换热技术在老厂挖掘改造中得到广泛的应用。

传统的管内插入物包括扭带、螺旋线圈、绕花丝、螺旋弹簧、静态混合器、立交盘梯形波带等管内扰流元件。在工程应用中，这些扰流元件与管壁的余隙过大，由于流体的冲击，这些扰流元件可能会在管内会发生震动，给安全生产带来危害。如果扰流元件与管壁的余隙过小，则安装、拆卸过程都很困难，增加施工费用和时间，尤其应用在大型换热器上时。

技术实现要素：

为解决现有技术中管内扰流装置存在安装不稳，以及安装、拆卸过程复杂，施工难度大的问题，本实用新型拟提供一种管内扰流装置，具有安装和拆卸方便，安装后运行稳定，扰流效果好，可强化管内对流换热等优点。

本实用新型的技术目的是通过以下技术方案实现的：

一种管内扰流装置，包括安装于外管中心轴上的支撑管、可活动地套于支撑管外的套管和扰流元件，所述套管上开有条形槽，扰流元件通过条形槽的开口安装于支撑管上；所述扰流元件包括若干组扰流臂和支撑臂，所述扰流臂由呈“人”字形的臂Ⅰ和臂Ⅱ组成，臂Ⅰ的一端铰接于条形槽内的支撑管上，另一端向外管方向延伸，臂Ⅱ向支撑管方向弯折；所述支撑臂两端分别铰接于臂Ⅰ和套管上，形成一个三角形结构。

在上述管内扰流装置中，本领域技术人员应当理解的是，通过改变可活动的套管与支撑管的相对位置，可以使扰流元件呈现伸展和收缩状态，方便安装和拆卸。

在上述管内扰流装置中，进一步的，所述套管的一端连接有弹簧，从而可活动地套于支撑管外，弹簧固定于管托上，管托固定于支撑管头。通过弹簧其的伸展和收缩可带动套管运动，改变套管与支撑管的相对位置。

在上述管内扰流装置中，进一步的，伸展状态下，所述扰流臂的臂Ⅰ和套管之间呈20~60°的夹角，优选为30~40°。

在上述管内扰流装置中，进一步的，所述扰流臂的臂Ⅰ和臂Ⅱ之间的夹角为120~160°，优选为135~150°。

在上述管内扰流装置中，进一步的，所述臂Ⅰ的长度，使扰流元件在伸展状态下，臂Ⅰ的一端接触外管管壁。一方面可有效改变边界层上流体的流动方向，实现核心区流体与黏性底层流体位置的改变，强化管内对流换热效果，另一方面管壁可为扰流元件提供支撑，避免在换热过程中水流冲击引起的震动。

在上述管内扰流装置中，进一步的，所述臂Ⅱ的长度为外管管径的1/3~1/4。

在上述管内扰流装置中，进一步的，每个扰流元件包括3~6个均匀排列的扰流臂，优选为3个或4个。

在上述管内扰流装置中，进一步的，两个相邻扰流元件的距离为5~10个外管管径的长度。

在上述管内扰流装置中，进一步的，两个相邻扰流元件在轴向上的投影不重叠，而是以一定角度错开，使相邻两组的扰流臂不在一条直线上。两个相邻扰流元件之间相对旋转的角度最小为5度，最大为180°/每个扰流元件的扰流臂个数。扰流元件之间错流分布，可以增强其扰流作用，避免流动死区的出现。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优势：

本实用新型的扰流装置可以折叠，方便扰流元件的安装，伸展状态下，扰流臂能够抵住管壁，不仅可利用管壁的支撑作用防止发生震动等现象，可还以通过扰流臂的人字形结构可以有效的强化管内对流换热效果。本实用新型设计巧妙，方便安装，扰流效果好，强化对流换热。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

本实用新型附图1幅：

图1. 本实用新型的扰流装置的截面示意图；

其中，10.外管，11.支撑管头，100.支撑管，110.套管，111.条形槽，120.扰流臂，121.臂Ⅰ，122.臂Ⅱ，130.支撑臂，140.弹簧，150.管托。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

在Ф25mm×2.5mm的换热管内装有一种管内扰流装置，包括安装于外管10中心轴上的支撑管100、可活动地套于支撑管外的套管110和扰流元件，套管110一端连接有弹簧140，固定于管托150上，并进一步固定于支撑管头11上；所述套管110上开有条形槽111，扰流元件通过条形槽111的开口安装于支撑管100上；所述扰流元件包括4组扰流臂120和支撑臂130，所述扰流臂由呈“人”字形的臂Ⅰ121和臂Ⅱ122组成，臂Ⅰ121和臂Ⅱ122之间呈140°夹角，臂Ⅰ121的一端铰接于条形槽内的支撑管100上，伸展状态下，臂Ⅰ121与支撑管100之间呈40°夹角，臂Ⅰ121的另一端向外管10方向延伸，并接触至外管内壁，臂Ⅱ122向支撑管100方向弯折；所述支撑臂130两端分别铰接于臂Ⅰ121和套管110上，形成一个三角形结构。

在上述扰流装置中，臂Ⅰ121的长度为16mm，臂Ⅱ122的长度为6mm，套管110上所开条形槽111的长度为8mm，两个相邻扰流元件之间的距离为200mm，两个相邻扰流元件之间错开的夹角为45°。

在以上扰流装置中，通过改变可活动的套管与支撑管的相对位置，可以使扰流元件呈现伸展和收缩状态。套管上的条形槽开口为套管的相对活动提供空间，在弹簧收缩状态下，扰流臂更靠近支撑管，便于将整个扰流装置安装至支撑管上，安装后，松开弹簧，扰流臂处于伸展状态，起到扰流作用。拆卸时，同样移动套管，使扰流元件收缩，容易拆除。