[发明专利]一种传热管内自清洁强化传热的磁悬浮螺旋扭带

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于管壳式换热器、热交换反应器等传热设备中传热管内防污除垢和强化传热的内插元件，特别是涉及一种利用传热管内流体作为动力的传热管内自清洁强化传热的扭带。

背景技术

在火电、核电、石油、化工、冶金、食品、制药、轻工、船舶动力和航空航天等领域都要应用到大量的换热器、热交换反应器等传热设备，但传热管道内壁积污结垢的问题普遍存在，使传热性能降低变差，同时流体输送阻力增大，甚至造成管道堵塞；管壁污垢不仅会带来腐蚀泄漏的安全隐患，而且因传热效率大幅度降低而造成严重的能源浪费，因此通常需要定时地采取停产清洗的被动措施；为此，多年来人们一直在研究发明不需停机的在线式自动防污除垢和强化传热的方法和装置。在众多的防污除垢方法中，螺旋扭带法是一种利用流体动能实现在线自动除垢和强化传热的方法，美国专利US 4174750和中国专利文献CN2214239Y都公开了一种传热管内的清洗装置，它包括传热管、管内旋转清洗元件螺旋扭带、螺旋扭带在传热管的进液端的固定装置。螺旋扭带在管内传热流体的带动下自转，刮扫管内壁的污垢，具有在线、自动、连续清洗防垢的功能；由于螺旋扭带的导流作用使液体作螺旋线流动，对管内流体流动有一个扰动作用，使管内传热得到强化。螺旋扭带的主要缺点是：1)端部转动轴承寿命短；2)螺旋扭带对传热管内壁存在严重的刮磨；3)工作过程中需要较大的驱动力矩；4)场协同强化传热效果不显著。

发明内容

本发明的目的是设计一种传热管内自清洁强化传热的磁悬浮螺旋扭带，在保持自清洁性能的同时，进一步强化传热，提高入液口轴向定位装置的寿命，减少螺旋扭带对管壁的严重刮擦磨损，同时增强了螺旋扭带的强度。

本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种传热管内自清洁强化传热的磁悬浮螺旋扭带，它包括螺旋扭带和轴向定位装置，轴向定位装置由支撑架和磁铁定位装置组合而成，磁铁定位装置由心部锥形磁体和外部锥形套磁体组成，所述支撑架固定安装在传热管的入液端，外部锥形套磁体与支撑架固定，心部锥形磁体的极性与外部锥形套磁体的极性相同，螺旋扭带一端设置有芯轴，芯轴穿过支撑架、外部锥形套磁体，心部锥形磁体固定在芯轴上。

本发明一种传热管内自清洁强化传热的磁悬浮螺旋扭带，其螺旋扭带旋转中心轴向可嵌有增强骨架轴线芯，增强骨架轴线芯伸出螺旋扭带的部分作为芯轴。

本发明一种传热管内自清洁强化传热的磁悬浮螺旋扭带，所述螺旋扭带的增强骨架轴线芯可以是实心钢丝、钢丝绳、塑料绳或纤维增强塑料绳。

本发明一种传热管内自清洁强化传热的磁悬浮螺旋扭带，所述螺旋扭带和支撑架可以由陶瓷、金属、高分子材料或者高分子基复合材料制作。

本发明一种传热管内自清洁强化传热的磁悬浮螺旋扭带，心部锥形磁体与芯轴的固定方式是铆接、铰接、粘连或螺纹连接。

本发明一种传热管内自清洁强化传热的磁悬浮螺旋扭带，螺旋扭带的边缘加工成导向结构，导向结构可以是倒角或圆弧，螺旋扭带旋转时，导向结构与传热管管壁形成的类似滑动轴承那样的楔形结构。

本发明一种传热管内自清洁强化传热的磁悬浮螺旋扭带，螺旋扭带表面设置有突起、凹槽或通孔等径向导流结构。

本发明的有益效果是：1、螺旋扭带入液口处固定采用磁悬浮方式，磁悬浮结构为圆锥形式，磁力表现为一个轴向合力，轴向合力与螺旋扭带轴向拉力形成反力从而对螺旋扭带进行轴向定位，圆锥形式使得心部锥形磁体、增强骨架轴线芯与支撑架不直接接触，降低了螺旋扭带的旋转阻力，解决了螺旋扭带入液口定位处因接触力大造成的磨损严重的问题，提高了现有螺旋扭带入液口定位装置的使用寿命；2、螺旋扭带的边缘加工成导向结构，使得螺旋扭带与管壁接触为楔形或弧线平滑过渡，在保证螺旋扭带对污垢沉积的抑制和清扫作用的同时，减小了螺旋扭带对管壁的刮擦作用；3、导流结构进一步扰动流体的流动，增加流体的径向流和湍流度，促进主流体和边界层流体的混合，场协同作用强化传热效果更好；4、螺旋扭带旋转中心轴向有增强骨架轴线芯，提高了螺旋扭带的强度。

传热设备运行时，工作液体经过支撑架进入传热管，推动螺旋扭带旋转，从而对传热管内壁粘附物进行清扫；对管内介质流场进行扰动，形成有利于强化传热的湍流，破环了液体边界层，抑制了污垢形成的条件。根据实际应用需要，也可以在螺旋扭带上加工径向导流结构，从而进一步扰动流体的流动，增加流体的径向流和湍流度，提高强化传热。

附图说明

图1为本发明一种传热管内自清洁强化传热的磁悬浮螺旋扭带的结构示意图。

图2为本发明一种传热管内自清洁强化传热的磁悬浮螺旋扭带的截面结构示意图。