一种换热管内强化传热与防垢除垢的低流阻转子的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种换热管内强化传热和防垢除垢的内插元件，特别涉及一种利用换热管内部传热流体作动力，实现强化传热与防垢除垢的低流阻转子。
【背景技术】
[0002]管壳式换热器广泛应用在火电、核电、石油、化工、冶金、食品、轻工、船舶动力和航空航天等领域，但是管壳式换热器普遍存在传热管道内壁积污结垢的问题，导致管内换热效率大幅度降低，使传热性能降低变差，同时流体输送阻力增大，甚至管内严重堵塞无法使用。
[0003]换热管内插物防垢除垢技术是在换热管中放置内插物，迫使管内流体产生旋流或波动，从而破坏管内壁面附近流体边界层，阻止污垢的沉积，从而达到防垢除垢的目的，同时还具有强化换热的效果。中国专利申请号为ZL95236063.2公开了发明名称为“传热管内除垢防垢的清洗装置”的发明创造，该发明创造的技术方案由传热管内装设有与传热管大体相等长的扭曲带构成，扭曲带的径向尺寸小于传热管的内径，在传热管进液口端装有轴向固定架，其中部有进流孔，轴向固定架的头部有一个轴孔，轴孔内装有销轴，销轴的尾部与扭曲带连接。公开号为CN1424554的“双扰流螺旋式强化传热及自动除垢装置”中，公开了另一种纽带形式，该装置新增设了螺旋管，将纽带置于螺旋管中，靠通过螺旋管内的流体流动带动纽带旋转。公开号为CN2833494的“转子式自清洁强化传热装置”中，公开了一种由转子、支撑架、中心轴等构成的装置，支撑架固定在换热管的两端，中心轴固定在支撑架的两端，在支撑架的中间的中心轴上穿装一定数量的转子，转子在流体的作用下做旋转运动，从而达到强化传热以及在线除垢的效果。
[0004]上述专利提到的装置具有一定的防垢除垢与强化传热效果，但是螺旋纽带为一体式转动件，加工制造复杂，容易造成对换热管的刮伤，影响换热器使用寿命。“转子式自清洁强化传热装置”中的转子受力面积小，所受的驱动力小，不能更好的抑制结垢，传热效率以及在线清洗效果未达到最佳。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是设计一种新结构的转子，该转子结构简单，流动阻力小，安装方便，并且具有自动在线防垢除垢和强化传热双重功能。
[0006]为达到上述目的，本实用新型提出的技术方案是:一种换热管内强化传热与防垢除垢的低流阻转子，其特征在于:主要部件包括空心轴和螺旋叶片。所述的空心轴上设置有两个或多个螺旋叶片，螺旋叶片沿空心轴的轴向和周向等分排列；螺旋叶片表面光滑，外径略小于换热管内径；螺旋叶片的厚度保持一定，宽度呈渐变形状，在靠近空心轴时最大，然后逐渐减小。
[0007]所述螺旋叶片在空心轴的轴向截面上投影是椭圆弧或圆弧曲线，并且每相邻两个叶片绕空心轴旋转一周所形成的空间前后相连。
[0008]所述的螺旋叶片和空心轴是由高分子材料、高分子基复合材料、金属或者陶瓷材料制作而成。
[0009]所述空心轴两端有同轴结构，每个转子的空心轴的头部和前一个转子的空心轴的尾部对中并配合，同轴结构可以是窝球、万向节或卡扣。
[0010]本实用新型的有益效果是:1、当管内流体从换热管进入时，流体垂直于螺旋叶片径向的作用力使转子绕空心轴旋转，管内流体形成三维螺旋流动状态，增强流体湍流强度，加剧边界层的扰动，不仅提高了传热效率，同时增强在线清洁效果，减少污垢在换热管内壁的沉积，延长了换热管及转子的使用寿命；2、转子的螺旋叶片在旋转过程中对换热管内壁起到轻微刮削作用，会对换热管内壁污垢进行清除，这样有利于延长整个装置的使用周期，减少清洗频率；3、本发明转子结构简单，流动阻力小，安装方便，安全可靠。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型一种换热管内强化传热与防垢除垢的低流阻转子结构示意图。
[0012]图2为图1的俯视图。
[0013]图3为本实用新型一种换热管内强化传热与防垢除垢的低流阻转子结构三维示意图。
[0014]图4为本实用新型一种换热管内强化传热与防垢除垢的低流阻转子安装结构示意图。
[0015]图中，1-空心轴、2-螺旋叶片、3-换热管、4-限位件、5-支撑架、6_凸台、7_凹槽、
8-转轴。
【具体实施方式】
[0016]本实用新型涉及一种换热管内强化传热与防垢除垢的低流阻转子的一种实施方法，如图4所示，强化传热装置包括转子、限位件4、换热管3、支撑架5和转轴8，转轴8将若干转子串联在一起，多个转子可由限位件4分为几组转子串，支撑架5固定在换热管3两端，转轴8的两端分别固定在支撑架5上，本实用新型的转子由若干螺旋叶片2固定在空心轴1表面上组成的。两个相邻转子中，一个转子的空心轴1头部的凸台6与另一个转子空心轴1尾部的凹槽7相结合从而起到连接和调整使之同轴的作用，同轴结构除凸台结构外，还有球窝结构、万向节结构、卡扣结构等，对于转子运行同轴性不高的场合也可以是简单的平面结构。
[0017]本实用新型一种换热管内强化传热与防垢除垢的低流阻转子，如图1至图3所示，转子的空心轴1截面形状为空心圆柱形；图1为本实用新型一种换热管内强化传热与防垢除垢的低流阻转子结构示意图，空心轴1上有四个螺旋叶片2，四个螺旋叶片4在空心轴1表面沿轴向和周向等分排列分布；图2为本实用新型一种换热管内强化传热与防垢除垢的低流阻转子结构俯视图，螺旋叶片2的宽度呈渐变形状，在靠近空心轴1时最大，然后逐渐减小；图3为本实用新型一种换热管内强化传热与防垢除垢的低流阻转子三维示意图，换热管3内的流体在流动过程中对转子产生轴向力和转动力矩，管内流体形成三维螺旋型流动状态，增强了流体的湍流强度，减薄了边界层厚度，并对管壁起到了轻微刮削作用，由此达到强化传热和防垢除垢的目的。
[0018]本实用新型涉及的一种换热管内强化传热与防垢除垢的低流阻转子，其单个转子的长度、旋转外圆直径和螺旋叶片所倾斜的角度等参数，可根据传热管内径、管内介质流速等工作条件和制造成本等情况来确定，相邻转子之间既可以采取同步旋转的连接方式，也可以采用各自独立旋转的结构。
【主权项】
1.一种换热管内强化传热与防垢除垢的低流阻转子，其特征在于:主要部件包括空心轴和螺旋叶片；所述的空心轴上设置有两个或多个螺旋叶片，螺旋叶片沿空心轴的轴向和周向等分排列；螺旋叶片表面光滑，外径略小于换热管内径；螺旋叶片的厚度保持一定，宽度呈渐变形状，在靠近空心轴时最大，然后逐渐减小。2.根据权利要求1所述的一种换热管内强化传热与防垢除垢的低流阻转子，其特征在于，所述螺旋叶片在空心轴的轴向截面上投影是椭圆弧或圆弧曲线，并且每相邻两个叶片绕空心轴旋转一周所形成的空间前后相连。3.根据权利要求1所述的一种换热管内强化传热与防垢除垢的低流阻转子，其特征在于，所述的螺旋叶片和空心轴是由高分子材料、高分子基复合材料、金属或者陶瓷材料制作ΟΤΙ D4.根据权利要求1所述的一种换热管内强化传热与防垢除垢的低流阻转子，其特征在于，空心轴两端有同轴结构，每个转子的空心轴的头部和前一个转子的空心轴的尾部对中并配合，同轴结构可以是窝球、万向节或卡扣。
【专利摘要】本实用新型涉及一种换热管内强化传热与防垢除垢的低流阻转子，主要部件包括空心轴和螺旋叶片；所述的空心轴上设置有两个或多个螺旋叶片，螺旋叶片沿空心轴的轴向和周向等分排列；螺旋叶片表面光滑，外径略小于换热管内径；螺旋叶片的厚度保持一定，宽度呈渐变形状，在靠近空心轴时最大，然后逐渐减小。本实用新型中当管内流体从换热管进入时，流体垂直于螺旋叶片径向的作用力使转子绕空心轴旋转，管内流体形成三维螺旋流动状态，增强流体湍流强度，加剧边界层的扰动，不仅提高了传热效率，同时增强在线清洁效果，减少污垢在换热管内壁的沉积，延长了换热管及转子的使用寿命，并且转子结构简单，流动阻力小，安装方便，安全可靠。
【IPC分类】F28G3/10, F28F13/12
【公开号】CN205027195
【申请号】CN201520786069
【发明人】王定标, 张灿灿, 王超, 韩勇, 张欢, 许阳阳, 廉鼎元, 王光辉, 夏文娟, 王雪东
【申请人】郑州大学
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年10月12日