專利名稱：換熱管內自驅動周期性刷邊界層破裂強化換熱裝置制造方法

技術領域：

本發明涉及一種換熱管強化換熱裝置，尤其涉及一種換熱管內自驅動周期性刷邊界層破裂的強化換熱裝置。

背景技術：

殼管式換熱器在化工、煉油、輕工、冶金等過程工業系統中發揮著重要作用。 據統計，在現代石油化工生產中，特別是在大型電廠的輔助設備中，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，本著節能節材的理念，應用強化換熱技術，減少換熱器中換熱管的數量，減少換熱器的換熱管數量，是每一位工程設計人員的追求。提高換熱管的換熱性能。 目標。 幾十年來，換熱管的強化傳熱、開發和研究一直是人們高度關注的課題。

根據換熱管停用場合的不同，其加強的重點也不同。 根據熱阻的主要來源，強化方法主要分為外強化和內強化兩種。 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狀態和傳熱條件； 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傳熱，因此管內強化是研究的重點。對于換熱管中的強化，根據強化機理，目前有以下幾種強化方法

1）管內嵌件用于加強管內傳熱，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強化換熱方式，基本上都是改變結構或增設其他擾動裝置，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。

發明內容

本發明公開了一種換熱管內自驅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有換熱管內強化方法不能從根本上提高傳熱性能，傳熱效果差的弊端。本發明的強化傳熱裝置是在邊界處安裝普通換熱管內帶渦流自驅動裝置的層刷。 由于邊界層刷的轉動，可擾動管內流體強化傳熱，不斷破壞管內邊界層，可大大提高強化度； 邊界層畫筆

葉輪流體是自驅動的，旋轉不需要額外的動力，可以在阻力增加有限的情況下實現。

自驅動傳熱強化效應。

僅限于有限強化減薄邊界層，而是設置專門的邊界層破壞裝置，主動實現邊界層減薄

完全破裂，從本質上提高了對流傳熱的效果。

一種換熱管內自驅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。

兩個葉輪的兩端設有葉輪，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 360°。

與普通加強管相比，本發明具有以下特點——

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

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

3）由于邊界層刷旋轉過程中換熱管內壁的側流作用，硬水中的顆粒很難沉降，相當于清洗換熱管壁. 因此，這種強化傳熱裝置可以很好地避免內管壁結垢。

圖1為本發明自驅動周期性刷邊界層破裂強化傳熱裝置的結構示意圖； 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個循環邊界層畫筆。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步詳細說明，但該實施例并不用于限制本發明，凡與本發明相似的結構及相似變化，均應包含在本發明的保護范圍內。本發明。

換熱管內自驅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 360 度。

當流體流過換熱管1時，前后葉輪在流體流動的作用下自行旋轉，轉速由流體速度和旋轉阻力決定（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)的總旋轉阻力確定。 前后葉輪的轉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動。

在上述旋轉作用下，流體在流動方向上會產生雙重作用。 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內壁，在旋流的作用下，內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，因為邊界層內部傳熱阻力是對流傳熱阻力的根本來源。

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

維權請求

1、一種換熱管內自驅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.根據權利要求1所述的換熱管內自驅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.根據權利要求1所述的換熱管內自驅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壁的距離為1 /5~1/7半徑距離。

4.根據權利要求1所述的換熱管內自驅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

一種換熱管內自驅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壁的距離為半徑的1/5-1/7。 本發明采用葉輪流體自驅動方式，流體帶動葉輪旋轉邊界層刷，無需外來動力； 邊界層刷的旋轉擾動管內流體強化傳熱，不斷破壞管內壁邊界層，進一步提高強化效果； 它還可以避免內部管壁結垢。

文件號碼。/

公布日期 2009 年 9 月 16 日 申請日期 2009 年 4 月 16 日 優先權日期 2009 年 4 月 16 日

發明人 陸艷艷、江輝、江濤、崔國民、于麗、郭春雨 申請人：上海理工大學