粒子外循环螺旋强化卧式列管换热器制造技术

粒子外循环螺旋强化卧式列管换热器，其特征在于：换热器的传热管内设置一条与其大体等长的螺旋线，换热器的进出口管线与粒子循环槽连接。粒子循环罐分上下两部分，采用连通阀连接，上部为粒子沉降分离空间，下部为液体与粒子均匀混合的流态化空间。正常运行时，靠螺旋线实现管内对流传热强化，可以提高管内侧给热系数５０％左右。传热管内污垢需要清洗时，通过切换两个三通阀的简便操作，可以在传热管内只有０．４５ｍ／ｓ的较低流速下实现流态化均匀清洗。这种新型换热器传热效率高，结构简单，可靠性高，操作简便，可以广泛适用于各种卧式的列管结构的传热设备，尤其是每管程的传热管数较少的换热器。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及粒子# 环鑤饞强化卧式辨管换热器，涉及卧式列管换热器管内传 热强化和污垢的在线清洗。它适用于含水平传热管的各种列管式传热设备，如换热器、 冷凝器、蒸发器等。
技术介绍
应用于水平传热管內传热强化及其污垢在线清洗的现有技术有多种。在较高流速工 况下应用的有自转塑包蠊旋线技术(ZL2004200351029，传热管内污垢在线自动清洗的流 体动力塑包螺旋线，2005.2.20.)、自转塑料光滑扭带技术(俞天兰、彭德其、俞秀民等， 汽轮机冷凝器自转塑料纽带自动在线连续除垢防垢技术研究.现代化工，2002，(6)44—46), 在中低流速工况下应用的有自转塑料斜齿扭带技术(彭德其、刘桂英等,一种新型传热管 自动清洗用强化斜齿扭带研究,轻工机械，2003，(2):84-85)。这些流体动力自转清洗技术的 主要不足有四点一是为了清洗元件依靠热流体动力自转，对流速大小要求较高；二是 结构比较复杂，设备费较高；三对硬垢的清洗能力较低，并且自身磨损较快；四是污垢 清洗的均匀性不够好。水平管内流态化技术清洗硬垢的能力强，均匀性也好，但是在要 求流道内有2m/s以上的高流速(ZL93233428.8，管内循环流态化传热设备，1994.4.1，)， 而且运行时无传热强化功能。
技术实现思路
本技术所要觯决的技术问通是現有流体动力自转连续扭带类清洗技术存在的四方面问题硬垢清洗难、设备费较高，同时解决现有的水平管内流态化清洗无传热强化 功能和流速要求高的两大问题，提出粒子外循环,旋强化卧式列管换热器，传热强化效果较好，并且能在0.45m/s的较低流速下在线、均匀地清洗硬垢软垢，可靠性高，成本低 廉，可以广泛地应用于含水平传热管或含水平传热流道结构的各种列管式传热设备，如 换热器、冷凝器、蒸发器等等。本技术的技术方案为粒子外循环鳔旋强化卧式列管换热器由传热管、螺旋线、 循环槽、粒子、进出管线等组成。在传热设备的每根传热管内设置有与传热管大体等长的蠊旋线，,线的尺寸主要按传热强化与流体阻力要求设计，嫘旋线的直径d可以在 1 6mm范围，蟝距T与传热管内径di的比值(T/cU在1. 00~2. 5范围，外径D与传热 管内径di的比值(D/di)在0.75 0.98范围。在换热器与循环槽之间的的进口管、出口管线、流化液管翁水平機管内也设有鑤旋线，蠊旋线的尺寸主要按防止粒子沉积的可靠性 要求和低阻力两原賵设计，蠊簾线的直径d可以在2 ton范围，螺距T与这些管内径di 的比值(T/di)在1. 25 3. 5范围，外径D与传热管内径di的比值(D/d》在0.90 0. 98范围，主要依据流速大小取值，流速愈高，取值愈大。嫘旋线可以是钢丝嫘旋线，也可以是外面塑包的锎丝錄旋线。糖环槽分为上下两部分，循环槽的下部设计有流态化液配制管，经过连通阀连通。循环槽与换热器的管程液体进出管线连通，清洗操作通过三通 阀的切换实现。运行时，传热管内蠊旋线是对流传热的强化元件，可以使管内側给热系 数提高50%左右。管内污垢需要清洗时，管程液体经过粒子循环槽的流态化液配制管， 自动配制成含有一定粒子浓度的旋液流态化液体以后，再通入传热设备的各传热管内。 由于固体粒子的密度比液体大得多，原先在水平传热管内会自发地向横截面的下部沉降， 导致横截面粒子浓度的上稀下浓和清洗效果的不均匀性。但是，传热管内设置媒旋线以 后，管内液体由原先的单一轴向流动，改为嫘旋线流。螺旋线流动的周向分速度将下沉 的粒子推向上方，有效ift觯决了传统流态化的横截面粒子浓度不均匀性问题，达到上半 周污垢与下半周管内壁污垢清洗一样均匀的目的。并且，正是由于嫘旋线导向形成的周向分速度对粒子的推动作用，使横截面的流态化粒子浓度达到基本均匀分布的流速要求大大降低，可以由2.2m/s降低到0.35m/s左右。由于流速的要求较低，传热设备的阻力 就不大。所以，这种新结构的换热器对泵的流量与扬程无额外要求。流态化清洗使用的 粒子可以是河沙、瓷球、金属球、塑料球、胶球，依据液体的腐蚀性、温度、污垢的软 硬等选择。由于传热管内的蠊旋线不要求自转，因此结构大大简化，可靠性髙。因此， 该技术可以广泛地应用于含水平传热管或含水平传热流道结构的各种列管式传热设备， 如换热器、冷凝器、蒸发器等等，对每一管程的传热管数比较少的换热器特别有利。 附國说明附图说明图1是本技术翁粒子外循环纏瓣殲化卧式列管换热器示意图。具体实施方式下面结合附颺5^本技术作进一步详细的描述。图中 l换热器 2传热管 3螺旋线 4进口管 5出口管管线 6循环槽 7三通阀8上部 9粒子10下部ll连通阀12流态化液配制管13进液管14 三通阀15清液管16淹化液管 17粒子补加口粒子外^lli覼乾卧式列管换自，换热器1的传热管2内设置一条蠊旋线3， 嫘旋线3的长度与传热管2大体等长，螺旋线3的尺寸主要按传热强化与流体阻力要求 设计，蠊旋线3的直径d可以在l 6咖范围，嫘距T与传热管内径d,的比值(TM)在 1.00 2.5范围，外径D与传热管2内径di的比值(D/di)在0.75 0.98范围。在换热 器1与循环槽6之间的的进口管4、出口管线5、流化液管16的水平段管内也设有蠊旋 线3,螺旋线3的尺寸主要按防止粒子沉积的可靠性要求和低阻力两原则设计，螺旋线3 的直径d可以在2 8咖范围，蠊距T与这些管内径di的比值(T/di)在1. 25 3. 5范围， 外径D与这^W内径di的比值(D/di)在0.90 0.98范围，主要依据流速大小取值，流 速愈髙，取值愈大。蠊,线3可以是钢丝制造，也可以是外面塑料包层的钢丝制造。螺 旋线3相对于传热管2内壁可以有不连续的、断断续续的振动式的周向旋转摆动，但是对自转状况无要求。循环槽6分为上部8和下部10，下部10内设计有流态化液配制管 12,经过连通阀11连通。循环槽6与换热器1的管程液体进口管4、出口管管线5连通。 清洗操作通过三通阀7和三通阀14的切换实现。正常运行时不需要清洗，通过三通阀7和三通阀14切换,使换热器1的管程液体进 出流动，不经过循环槽6。传热管2内的嫘旋线3是对流传热的强化元件，可以使管内侧 传热膜系数提高50%左右。例如，在040mmX4mmX2000mm的传热管2中，直径d为 4mm的塑包钢丝嫘旋线3、外径D28mm 、螺距T40mm，传热管2外水蒸汽加热，传热 管2内通冷却水。在雷诺数Re^OOOO-35000的范围内，传热系数K值比不安装塑包钢丝 螺旋线3时平均提高52.6% 。需要清洗污垢时，通过三通阀7和三通阀14切换，使换热器1的管程液体进出流动， 经过循环槽6。艮卩管程液体经过三通阀14、流态化液配制管12进入循环槽6，与粒子 9混合成为流态化液，再经过流化液管16、进口管4进入换热器1的传热管2进行污垢 清洗。虽然流态化粒子9的密度比液体大得多，始终存在向传热管2横截面底部沉降的 趋向，但是螺旋线3导向形成的周向分速度总是将粒子9推向上方，使传热管2横截面 内的粒子9的浓度分布均匀化，达到上半周管壁污垢与下半周管壁污垢一样均匀清洗的 清洗效果。流态化液经过三通阀7、出口管管线5进入循环槽6，粒子9沉降分离在循环 槽6的上部8以后本文档来自技高网...

【技术保护点】
粒子外循环螺旋强化卧式列管换热器（１），由传热管（２）、螺旋线（３）、循环槽（６）、粒子（９）组成，其特征在于：换热器（１）内的每根传热管（２）内设置一条与其大体等长的螺旋线（３）；换热器（１）通过进口管（４）、流化液管（１６）、出口管线（５）与循环槽（６）连接，并且借助三通阀（１４、７）的切换实现正常运行和污垢在线清洗；换热器（１）与循环槽（６）之间的的进口管（４）、出口管线（５）、流化液管（１６）的水平段管内设计有螺旋线（３）；循环槽（６）分为上部（８）和下部（１０），两者采用连通阀（１１）连接；循环槽（６）的下部（１０）设计有流态化液配制管（１２）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：俞秀民，俞天兰，吴金香，彭德其，蒋少青，俞天翔，李群松，支校衡，刘桂英，吴琦华，
申请(专利权)人：湖南中兴节能设备有限公司，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]