專利名稱：換熱管內(nèi)自驅(qū)動(dòng)周期性刷邊界層破裂強(qiáng)化換熱裝置制造方法

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種換熱管強(qiáng)化換熱裝置，尤其涉及一種換熱管內(nèi)自驅(qū)動(dòng)周期性刷邊界層破裂的強(qiáng)化換熱裝置。

背景技術(shù)：

殼管式換熱器在化工、煉油、輕工、冶金等過(guò)程工業(yè)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，在現(xiàn)代石油化工生產(chǎn)中，特別是在大型電廠的輔助設(shè)備中，管殼式換熱器和換熱管的投資約占總投資的15%～30%。 但與各種新型高效換熱器相比，常用的管殼式換熱器換熱效率較低。 因此，在能源日益緊缺的情況下，本著節(jié)能節(jié)材的理念，應(yīng)用強(qiáng)化換熱技術(shù)，減少換熱器中換熱管的數(shù)量，減少換熱器的換熱管數(shù)量，是每一位工程設(shè)計(jì)人員的追求。提高換熱管的換熱性能。 目標(biāo)。 幾十年來(lái)，換熱管的強(qiáng)化傳熱、開(kāi)發(fā)和研究一直是人們高度關(guān)注的課題。

根據(jù)換熱管停用場(chǎng)合的不同，其加強(qiáng)的重點(diǎn)也不同。 根據(jù)熱阻的主要來(lái)源，強(qiáng)化方法主要分為外強(qiáng)化和內(nèi)強(qiáng)化兩種。 管外強(qiáng)化主要通過(guò)增加與管外翅片的二次換熱面積、改變管束排列方式（叉排或平行排）、加裝折流板或折流桿等改變流量來(lái)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)和傳熱條件； 而對(duì)于很多采用管外相變冷凝的換熱管（如電廠凝汽器等），其熱阻主要來(lái)自于管內(nèi)傳熱，因此管內(nèi)強(qiáng)化是研究的重點(diǎn)。對(duì)于換熱管中的強(qiáng)化，根據(jù)強(qiáng)化機(jī)理，目前有以下幾種強(qiáng)化方法

1）管內(nèi)嵌件用于加強(qiáng)管內(nèi)傳熱，包括線元件、金屬螺旋線圈、盤形元件、絞鐵、翼片等；

2）采用傳熱性能優(yōu)良的傳熱管（異型管），如水平槽管、螺紋槽管、翅片管、單（雙）縱槽管、多孔金屬層管等。

綜觀目前上述的管內(nèi)強(qiáng)化換熱方式，基本上都是改變結(jié)構(gòu)或增設(shè)其他擾動(dòng)裝置，目的是盡可能地增加對(duì)流體的擾動(dòng)，從而增加流體的湍流，盡可能地減薄流體的熱和流動(dòng)邊界。 層層法實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)化傳熱，沒(méi)有特殊的、主動(dòng)的方式來(lái)打破fl^流和熱邊界層，從而從本質(zhì)上提高了傳熱性能。 這種傳熱方式和裝置的改變對(duì)于提高傳熱性能非常重要，但效果有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開(kāi)了一種換熱管內(nèi)自驅(qū)動(dòng)周期性刷邊界層破裂強(qiáng)化傳熱裝置。 該裝置的目的在于克服現(xiàn)有換熱管內(nèi)強(qiáng)化方法不能從根本上提高傳熱性能，傳熱效果差的弊端。本發(fā)明的強(qiáng)化傳熱裝置是在邊界處安裝普通換熱管內(nèi)帶渦流自驅(qū)動(dòng)裝置的層刷。 由于邊界層刷的轉(zhuǎn)動(dòng)，可擾動(dòng)管內(nèi)流體強(qiáng)化傳熱，不斷破壞管內(nèi)邊界層，可大大提高強(qiáng)化度； 邊界層畫筆

葉輪流體是自驅(qū)動(dòng)的，旋轉(zhuǎn)不需要額外的動(dòng)力，可以在阻力增加有限的情況下實(shí)現(xiàn)。

自驅(qū)動(dòng)傳熱強(qiáng)化效應(yīng)。

僅限于有限強(qiáng)化減薄邊界層，而是設(shè)置專門的邊界層破壞裝置，主動(dòng)實(shí)現(xiàn)邊界層減薄

完全破裂，從本質(zhì)上提高了對(duì)流傳熱的效果。

一種換熱管內(nèi)自驅(qū)動(dòng)周期性刷邊界層破裂強(qiáng)化傳熱裝置，其特點(diǎn)是在光滑換熱管或直管段內(nèi)。

兩個(gè)葉輪的兩端設(shè)有葉輪，兩個(gè)葉輪的外端面分別固定在法蘭上，兩個(gè)葉輪的內(nèi)端面分別固定在法蘭上。

不銹鋼金屬軸在光面換熱管或直管段的中心軸線上擴(kuò)徑或螺旋連接，金屬軸上有間隔

散連的周期性邊界層刷，每個(gè)周期性邊界層刷垂直于不銹鋼金屬軸。

周期性邊界層刷可以是焊接在金屬軸上的金屬短針桿或有機(jī)塑料短桿或穿孔金屬片。

周期性邊界層刷的長(zhǎng)度為每個(gè)周期性邊界層刷端部至換熱管內(nèi)壁半徑距離的1/5-1/7。

金屬軸上間隔連接的周期性邊界層電刷依次形成90s。 以四個(gè)為一組排列，每組精確旋轉(zhuǎn) 360°。

與普通加強(qiáng)管相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)——

1)本發(fā)明裝置的強(qiáng)化方法屬于傳熱主動(dòng)強(qiáng)化； 邊界層刷的自轉(zhuǎn)不僅可以擾動(dòng)管內(nèi)流體強(qiáng)化傳熱，而且邊界層刷對(duì)管內(nèi)壁邊界層的不斷破壞可以進(jìn)一步提高強(qiáng)化效果；

2）邊界層刷的轉(zhuǎn)動(dòng)不需依靠外界驅(qū)動(dòng)力，采用葉輪流體自驅(qū)動(dòng)方式，由流體帶動(dòng)葉輪使邊界層刷轉(zhuǎn)動(dòng)；

3）由于邊界層刷旋轉(zhuǎn)過(guò)程中換熱管內(nèi)壁的側(cè)流作用，硬水中的顆粒很難沉降，相當(dāng)于清洗換熱管壁. 因此，這種強(qiáng)化傳熱裝置可以很好地避免內(nèi)管壁結(jié)垢。

圖1為本發(fā)明自驅(qū)動(dòng)周期性刷邊界層破裂強(qiáng)化傳熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是熱交換管的示意剖視圖。

1、換熱管； 2、前葉輪及固定法蘭； 3、后葉輪及固定法蘭； 4.不銹鋼金屬軸； 5個(gè)循環(huán)邊界層畫筆。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但該實(shí)施例并不用于限制本發(fā)明，凡與本發(fā)明相似的結(jié)構(gòu)及相似變化，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明。

換熱管內(nèi)自驅(qū)動(dòng)周期性刷邊界層破裂強(qiáng)化換熱裝置如圖1所示，光面換熱管1(或直管段)兩端分別裝有葉輪，外端兩個(gè)葉輪的表面分別固定有法蘭，即前葉輪與固定法蘭2、后葉輪與固定法蘭2組合。 3、兩個(gè)葉輪的內(nèi)端面位于光面換熱管1（或直管段）的中心軸線上，與不銹鋼金屬軸4脹接或螺旋連接，不銹??鋼金屬軸4間隔連接周期性邊界層電刷5。 如圖所示，周期性邊界層電刷5垂直于不銹鋼金屬軸4。 周期性邊界層刷5可以是焊接在金屬軸上的金屬短針桿或有機(jī)塑料短桿或穿孔金屬片。 每周期邊界層刷5端部與換熱管內(nèi)壁的距離為半徑的1/5～1/7。 如圖所示如圖2所示，本實(shí)施例的不銹鋼金屬軸4上間隔連接的周期性邊界層電刷5依次形成90個(gè)。 四人一組，每組精確旋轉(zhuǎn) 360 度。

當(dāng)流體流過(guò)換熱管1時(shí)，前后葉輪在流體流動(dòng)的作用下自行旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速由流體速度和旋轉(zhuǎn)阻力決定（前葉輪和固定法蘭2組件、后葉輪和固定法蘭3、不銹鋼金屬軸4、周期性邊界層刷5)的總旋轉(zhuǎn)阻力確定。 前后葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)一步帶動(dòng)不銹鋼金屬軸4和其上固定的周期性邊界層電刷轉(zhuǎn)動(dòng)。

在上述旋轉(zhuǎn)作用下，流體在流動(dòng)方向上會(huì)產(chǎn)生雙重作用。 一是流體會(huì)周期性擾動(dòng)混合，增強(qiáng)氣喘程度，從而提高強(qiáng)化效果； 另一種是由于周期性邊界層刷5管端緊貼換熱管1內(nèi)壁，在旋流的作用下，內(nèi)壁上的流動(dòng)傳熱邊界層將被周期性破壞新型不銹鋼換熱管的制作方法，從而最大限度地提高傳熱效果，因?yàn)檫吔鐚觾?nèi)部傳熱阻力是對(duì)流傳熱阻力的根本來(lái)源。

本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于化工、石油、大型電站凝汽設(shè)備等需要強(qiáng)化換熱的場(chǎng)合。 具體設(shè)備主要針對(duì)管式換熱器。

維權(quán)請(qǐng)求

1、一種換熱管內(nèi)自驅(qū)動(dòng)周期刷邊界層裂化強(qiáng)化換熱裝置，其特征在于，在光面換熱管或直管段的兩端安裝葉輪，葉輪的外端面為葉輪。葉輪分別固定在法蘭上。 兩個(gè)葉輪的內(nèi)端面在光面換熱管或直管段的中心軸線上擴(kuò)徑或螺旋連接不銹鋼金屬軸，金屬軸上間隔連接周期性邊界層電刷。 垂直于不銹鋼金屬軸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱管內(nèi)自驅(qū)動(dòng)周期性刷邊界層破裂強(qiáng)化換熱裝置，其特征在于，所述周期性邊界層刷可以是焊接在金屬軸上的金屬短針桿或有機(jī)塑料短桿。桿或穿孔金屬板。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱管內(nèi)自驅(qū)動(dòng)周期刷邊界層破裂強(qiáng)化換熱裝置，其特征在于，每個(gè)周期邊界層刷端部與換熱管內(nèi)壁的距離為1 /5~1/7半徑距離。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱管內(nèi)自驅(qū)動(dòng)周期性刷邊界層破裂強(qiáng)化換熱裝置，其特征在于，所述金屬軸上間隔連接的周期性邊界層刷依次呈90°排列。

抽象的

一種換熱管內(nèi)自驅(qū)動(dòng)周期刷邊界層裂化強(qiáng)化傳熱裝置新型不銹鋼換熱管的制作方法，其特征在于，在光面換熱管或直管段的兩端安裝有葉輪，兩個(gè)葉輪的外端面分別為固定在法蘭上，內(nèi)端面位于光面換熱管或直管段的中心軸線上，不銹鋼金屬軸采用脹接或螺旋連接，周期性邊界層電刷間隔連接在金屬軸。 周期性邊界層電刷垂直于不銹鋼金屬軸； 可以是金屬短針桿，也可以是有機(jī)塑料短桿，也可以是焊接在金屬軸上的穿孔金屬片。 每周期邊界層電刷末端距換熱管內(nèi)壁的距離為半徑的1/5-1/7。 本發(fā)明采用葉輪流體自驅(qū)動(dòng)方式，流體帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)邊界層刷，無(wú)需外來(lái)動(dòng)力； 邊界層刷的旋轉(zhuǎn)擾動(dòng)管內(nèi)流體強(qiáng)化傳熱，不斷破壞管內(nèi)壁邊界層，進(jìn)一步提高強(qiáng)化效果； 它還可以避免內(nèi)部管壁結(jié)垢。

文件號(hào)碼。/

公布日期 2009 年 9 月 16 日 申請(qǐng)日期 2009 年 4 月 16 日 優(yōu)先權(quán)日期 2009 年 4 月 16 日

發(fā)明人 陸艷艷、江輝、江濤、崔國(guó)民、于麗、郭春雨 申請(qǐng)人：上海理工大學(xué)