專利名稱：換熱管內(nèi)自驅(qū)動周期性刷邊界層破裂強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化換熱裝置，尤其涉及一種換熱管內(nèi)自驅(qū)動周期性刷邊界層破裂的強化換熱裝置。

背景技術(shù)：

殼管式換熱器在化工、煉油、輕工、冶金等過程工業(yè)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。 據(jù)統(tǒng)計，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)計人員的追求。提高換熱管的換熱性能。 目標。 幾十年來，換熱管的強化傳熱、開發(fā)和研究一直是人們高度關(guān)注的課題。

根據(jù)換熱管停用場合的不同，其加強的重點也不同。 根據(jù)熱阻的主要來源，強化方法主要分為外強化和內(nèi)強化兩種。 管外強化主要通過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實現(xiàn)狀態(tài)和傳熱條件； 而對于很多采用管外相變冷凝的換熱管（如電廠凝汽器等），其熱阻主要來自于管內(nèi)傳熱，因此管內(nèi)強化是研究的重點。對于換熱管中的強化，根據(jù)強化機理，目前有以下幾種強化方法

1）管內(nèi)嵌件用于加強管內(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)強化換熱方式，基本上都是改變結(jié)構(gòu)或增設(shè)其他擾動裝置，目的是盡可能地增加對流體的擾動，從而增加流體的湍流，盡可能地減薄流體的熱和流動邊界。 層層法實現(xiàn)了強化傳熱，沒有特殊的、主動的方式來打破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)明公開了一種換熱管內(nèi)自驅(qū)動周期性刷邊界層破裂強化傳熱裝置。 該裝置的目的在于克服現(xiàn)有換熱管內(nèi)強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)動裝置的層刷。 由于邊界層刷的轉(zhuǎn)動，可擾動管內(nèi)流體強化傳熱，不斷破壞管內(nèi)邊界層，可大大提高強化度； 邊界層畫筆

葉輪流體是自驅(qū)動的，旋轉(zhuǎn)不需要額外的動力，可以在阻力增加有限的情況下實現(xiàn)。

自驅(qū)動傳熱強化效應(yīng)。

僅限于有限強化減薄邊界層，而是設(shè)置專門的邊界層破壞裝置，主動實現(xiàn)邊界層減薄

完全破裂，從本質(zhì)上提高了對流傳熱的效果。

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

兩個葉輪的兩端設(shè)有葉輪，兩個葉輪的外端面分別固定在法蘭上，兩個葉輪的內(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塑料短桿或穿孔金屬片。

周期性邊界層刷的長度為每個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。 以四個為一組排列，每組精確旋轉(zhuǎn) 360°。

與普通加強管相比，本發(fā)明具有以下特點——

1)本發(fā)明裝置的強化方法屬于傳熱主動強化； 邊界層刷的自轉(zhuǎn)不僅可以擾動管內(nèi)流體強化傳熱，而且邊界層刷對管內(nèi)壁邊界層的不斷破壞可以進一步提高強化效果；

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

3）由于邊界層刷旋轉(zhuǎn)過程中換熱管內(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)動周期性刷邊界層破裂強化傳熱裝置的結(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個循環(huán)邊界層畫筆。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，但該實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)明的保護范圍內(nèi)。本發(fā)明。

換熱管內(nèi)自驅(qū)動周期性刷邊界層破裂強化換熱裝置如圖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。 四人一組，每組精確旋轉(zhuǎn) 360 度。

當(dāng)流體流過換熱管1時，前后葉輪在流體流動的作用下自行旋轉(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)動進一步帶動不銹鋼金屬軸4和其上固定的周期性邊界層電刷轉(zhuǎn)動。

在上述旋轉(zhuǎn)作用下，流體在流動方向上會產(chǎn)生雙重作用。 一是流體會周期性擾動混合，增強氣喘程度，從而提高強化效果； 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，因為邊界層內(nèi)部傳熱阻力是對流傳熱阻力的根本來源。

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

維權(quán)請求

1、一種換熱管內(nèi)自驅(qū)動周期刷邊界層裂化強化換熱裝置，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。 兩個葉輪的內(nèi)端面在光面換熱管或直管段的中心軸線上擴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)動周期性刷邊界層破裂強化換熱裝置，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)動周期刷邊界層破裂強化換熱裝置，其特征在于，每個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)動周期性刷邊界層破裂強化換熱裝置，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)動周期刷邊界層裂化強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)動方式，流體帶動葉輪旋轉(zhuǎn)邊界層刷，無需外來動力； 邊界層刷的旋轉(zhuǎn)擾動管內(nèi)流體強化傳熱，不斷破壞管內(nèi)壁邊界層，進一步提高強化效果； 它還可以避免內(nèi)部管壁結(jié)垢。

文件號碼。/

公布日期 2009 年 9 月 16 日 申請日期 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、崔國民、于麗、郭春雨 申請人：上海理工大學(xué)