[发明专利]一种基于旋转横向射流的高效换热器

说明书

技术领域

本发明涉及换热设备的管式换热器，特别涉及一种基于旋转横向射流的高效换热器。

背景技术

工业生产中广泛采用各类换热器进行热量交换，在众多的换热器中，管式换热器的应用最为普遍。传统的管式换热器由管壳和换热管束两部分组成，这种管式换热器依靠换热管束壁面两侧的温差实现换热，在运行时由于管壳和换热管束之间的流体流动稳定，导致动量边界层和温度边界层厚度大，此时换热器的换热性能有限，换热系数低。

现有的管式换热器采用优化设计，如优选材质、布置隔板、增设肋片等，通过实验规模的换热器模型进行热态试验和数值模拟相结合来改善换热器的换热性能，提高换热器的换热系数，最后再进行工业应用。

但是，现有的管式换热器在现场中存在着以下缺点：工业规模的管式换热器换热系数不高，使得换热器体积庞大，消耗钢材严重，造价昂贵，在长期运行后积灰积垢严重，从而大幅度降低换热器的换热系数，因此目前的管式换热器在大幅度提高换热性能上缺乏简单可靠的方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于旋转横向射流的高效换热器，有效地解决管式换热器换热系数不高，体积庞大导致的占地空间大等问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于旋转横向射流的高效换热包括管式换热器，管式换热器上设有旋转横向射流调节装置，所述的旋转横向射流调节装置包括横向射流喷口、旋流发生器、调节阀、截止阀，所述的旋流发生器设置在横向射流喷口内，所述的横向射流喷口外依次设置调节阀、截止阀。

作为改进，所述的旋转横向射流调节装置设有具有形状因子为0.5～0.8的椭圆喷口，所述的椭圆喷口后端与耐压软管一端相连接，耐压软管另一端连接换热气源。

作为优选，所述的旋流发生器产生旋流强度为0.3～0.8的旋转气流。

作为优选，所述的旋转横向射流调节装置向管式换热器内喷入总换热风量的4%～10%。

作为优选，所述的旋转横向射流调节装置安装在管式换热器的侧壁上，其安装高度为管式换热器换热主体高度的三分之二所在的位置。

本发明增设了旋转横向射流调节装置，采用湍流拟序结构的控制方法，施加旋转横向射流后，管式换热器内管壳与换热管束之间的流体流动得到控制，从而解决了常规管式换热器换热效率不高的问题，比常规的管式换热器大幅度提高了换热效率，降低了积灰厚度，换热器结构简单、运行可靠、维护低廉，具有显著的效果。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明的旋转横向调节装置的结构示意图；

图3是未启动旋转横向调节装置前管式换热器的对流换热系数；

图4 是启动旋转横向调节装置后管式换热器的对流换热系数。

图中：1是管式换热器，2是旋转横向调节装置，3是横向射流喷口，4是旋流发生器，5是调节阀，6是截止阀。

具体实施方式

下面对照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1，如附图1、图2所示，一种基于旋转横向射流的高效换热器包括管式换热器1、旋转横向射流调节装置2，旋转横向射流调节装置2安装在管式换热器1的侧壁上，其安装高度为管式换热器1换热主体的高度的三分之二所在的位置，旋转横向射流调节装置2包括横向射流喷口3、旋流发生器4、调节阀5、截止阀6，横向射流喷口3内设有旋流发生器4，横向射流喷口3外依次设有调节阀5、截止阀6。旋转横向射流调节装置2具有形状因子为0.7的椭圆喷口，椭圆喷口后端与耐压软管一端相连接，耐压软管另一端接换热气源。

旋流发生器4产生旋流强度为0.3的旋转气流，旋转横向射流调节装置2向管式换热器1内喷入总换热风量的8%，也就是说管式换热器1进口风量为总换热风量的92%。

实施例1的控制实例如下：在雷诺数Re=563～2282，旋流强度S_w=0.8的工作条件下，本发明涉及的一种基于旋转横向射流的高效换热器在没有启动旋转横向射流调节装置前，其实测管式换热器的对流换热系数如图3所示，计算得到平均对流换热系数为24.2 W/m²-K；启动旋转横向射流调节装置，采用8%的换热风量进行换热调节，其对流换热系数如图4所示，计算得有平均对流换热系数为57.4 W/m²-K，对流换热系数提高了137.2%。