新型不锈钢换热管的制作方法,换热管内自驱动周期刷边界层破裂强化传热装置的制作方法

专利名称：换热管内自驱动周期性刷边界层破裂强化换热装置制造方法

技术领域：

本发明涉及一种换热管强化换热装置，尤其涉及一种换热管内自驱动周期性刷边界层破裂的强化换热装置。

背景技术：

壳管式换热器在化工、炼油、轻工、冶金等过程工业系统中发挥着重要作用。 据统计，在现代石油化工生产中，特别是在大型电厂的辅助设备中，管壳式换热器和换热管的投资约占总投资的15%～30%。 但与各种新型高效换热器相比，常用的管壳式换热器换热效率较低。 因此，在能源日益紧缺的情况下，本着节能节材的理念，应用强化换热技术，减少换热器中换热管的数量，减少换热器的换热管数量，是每一位工程设计人员的追求。提高换热管的换热性能。 目标。 几十年来，换热管的强化传热、开发和研究一直是人们高度关注的课题。

根据换热管停用场合的不同，其加强的重点也不同。 根据热阻的主要来源，强化方法主要分为外强化和内强化两种。 管外强化主要通过增加与管外翅片的二次换热面积、改变管束排列方式（叉排或平行排）、加装折流板或折流杆等改变流量来实现状态和传热条件； 而对于很多采用管外相变冷凝的换热管（如电厂凝汽器等），其热阻主要来自于管内传热，因此管内强化是研究的重点。对于换热管中的强化，根据强化机理，目前有以下几种强化方法

1）管内嵌件用于加强管内传热，包括线元件、金属螺旋线圈、盘形元件、绞铁、翼片等；

2）采用传热性能优良的传热管（异型管），如水平槽管、螺纹槽管、翅片管、单（双）纵槽管、多孔金属层管等。

综观目前上述的管内强化换热方式，基本上都是改变结构或增设其他扰动装置，目的是尽可能地增加对流体的扰动，从而增加流体的湍流，尽可能地减薄流体的热和流动边界。 层层法实现了强化传热，没有特殊的、主动的方式来打破fl^流和热边界层，从而从本质上提高了传热性能。 这种传热方式和装置的改变对于提高传热性能非常重要，但效果有限。

发明内容

本发明公开了一种换热管内自驱动周期性刷边界层破裂强化传热装置。 该装置的目的在于克服现有换热管内强化方法不能从根本上提高传热性能，传热效果差的弊端。本发明的强化传热装置是在边界处安装普通换热管内带涡流自驱动装置的层刷。 由于边界层刷的转动，可扰动管内流体强化传热，不断破坏管内边界层，可大大提高强化度； 边界层画笔

叶轮流体是自驱动的，旋转不需要额外的动力，可以在阻力增加有限的情况下实现。

自驱动传热强化效应。

仅限于有限强化减薄边界层，而是设置专门的边界层破坏装置，主动实现边界层减薄

完全破裂，从本质上提高了对流传热的效果。

一种换热管内自驱动周期性刷边界层破裂强化传热装置，其特点是在光滑换热管或直管段内。

两个叶轮的两端设有叶轮，两个叶轮的外端面分别固定在法兰上，两个叶轮的内端面分别固定在法兰上。

不锈钢金属轴在光面换热管或直管段的中心轴线上扩径或螺旋连接，金属轴上有间隔

散连的周期性边界层刷，每个周期性边界层刷垂直于不锈钢金属轴。

周期性边界层刷可以是焊接在金属轴上的金属短针杆或有机塑料短杆或穿孔金属片。

周期性边界层刷的长度为每个周期性边界层刷端部至换热管内壁半径距离的1/5-1/7。

金属轴上间隔连接的周期性边界层电刷依次形成90s。 以四个为一组排列，每组精确旋转 360°。

与普通加强管相比，本发明具有以下特点——

1)本发明装置的强化方法属于传热主动强化； 边界层刷的自转不仅可以扰动管内流体强化传热，而且边界层刷对管内壁边界层的不断破坏可以进一步提高强化效果；

2）边界层刷的转动不需依靠外界驱动力，采用叶轮流体自驱动方式，由流体带动叶轮使边界层刷转动；

3）由于边界层刷旋转过程中换热管内壁的侧流作用，硬水中的颗粒很难沉降，相当于清洗换热管壁. 因此，这种强化传热装置可以很好地避免内管壁结垢。

图1为本发明自驱动周期性刷边界层破裂强化传热装置的结构示意图； 图2是热交换管的示意剖视图。

1、换热管； 2、前叶轮及固定法兰； 3、后叶轮及固定法兰； 4.不锈钢金属轴； 5个循环边界层画笔。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明，但该实施例并不用于限制本发明，凡与本发明相似的结构及相似变化，均应包含在本发明的保护范围内。本发明。

换热管内自驱动周期性刷边界层破裂强化换热装置如图1所示，光面换热管1(或直管段)两端分别装有叶轮，外端两个叶轮的表面分别固定有法兰，即前叶轮与固定法兰2、后叶轮与固定法兰2组合。 3、两个叶轮的内端面位于光面换热管1（或直管段）的中心轴线上，与不锈钢金属轴4胀接或螺旋连接，不锈??钢金属轴4间隔连接周期性边界层电刷5。 如图所示，周期性边界层电刷5垂直于不锈钢金属轴4。 周期性边界层刷5可以是焊接在金属轴上的金属短针杆或有机塑料短杆或穿孔金属片。 每周期边界层刷5端部与换热管内壁的距离为半径的1/5～1/7。 如图所示如图2所示，本实施例的不锈钢金属轴4上间隔连接的周期性边界层电刷5依次形成90个。 四人一组，每组精确旋转 360 度。

当流体流过换热管1时，前后叶轮在流体流动的作用下自行旋转，转速由流体速度和旋转阻力决定（前叶轮和固定法兰2组件、后叶轮和固定法兰3、不锈钢金属轴4、周期性边界层刷5)的总旋转阻力确定。 前后叶轮的转动进一步带动不锈钢金属轴4和其上固定的周期性边界层电刷转动。

在上述旋转作用下，流体在流动方向上会产生双重作用。 一是流体会周期性扰动混合，增强气喘程度，从而提高强化效果； 另一种是由于周期性边界层刷5管端紧贴换热管1内壁，在旋流的作用下，内壁上的流动传热边界层将被周期性破坏新型不锈钢换热管的制作方法，从而最大限度地提高传热效果，因为边界层内部传热阻力是对流传热阻力的根本来源。

本发明可广泛应用于化工、石油、大型电站凝汽设备等需要强化换热的场合。 具体设备主要针对管式换热器。

维权请求

1、一种换热管内自驱动周期刷边界层裂化强化换热装置，其特征在于，在光面换热管或直管段的两端安装叶轮，叶轮的外端面为叶轮。叶轮分别固定在法兰上。 两个叶轮的内端面在光面换热管或直管段的中心轴线上扩径或螺旋连接不锈钢金属轴，金属轴上间隔连接周期性边界层电刷。 垂直于不锈钢金属轴。

2.根据权利要求1所述的换热管内自驱动周期性刷边界层破裂强化换热装置，其特征在于，所述周期性边界层刷可以是焊接在金属轴上的金属短针杆或有机塑料短杆。杆或穿孔金属板。

3.根据权利要求1所述的换热管内自驱动周期刷边界层破裂强化换热装置，其特征在于，每个周期边界层刷端部与换热管内壁的距离为1 /5~1/7半径距离。

4.根据权利要求1所述的换热管内自驱动周期性刷边界层破裂强化换热装置，其特征在于，所述金属轴上间隔连接的周期性边界层刷依次呈90°排列。

抽象的

一种换热管内自驱动周期刷边界层裂化强化传热装置新型不锈钢换热管的制作方法，其特征在于，在光面换热管或直管段的两端安装有叶轮，两个叶轮的外端面分别为固定在法兰上，内端面位于光面换热管或直管段的中心轴线上，不锈钢金属轴采用胀接或螺旋连接，周期性边界层电刷间隔连接在金属轴。 周期性边界层电刷垂直于不锈钢金属轴； 可以是金属短针杆，也可以是有机塑料短杆，也可以是焊接在金属轴上的穿孔金属片。 每周期边界层电刷末端距换热管内壁的距离为半径的1/5-1/7。 本发明采用叶轮流体自驱动方式，流体带动叶轮旋转边界层刷，无需外来动力； 边界层刷的旋转扰动管内流体强化传热，不断破坏管内壁边界层，进一步提高强化效果； 它还可以避免内部管壁结垢。

文件号码。/

公布日期 2009 年 9 月 16 日 申请日期 2009 年 4 月 16 日 优先权日期 2009 年 4 月 16 日

发明人 陆艳艳、江辉、江涛、崔国民、于丽、郭春雨 申请人：上海理工大学