專利名稱：傳熱流體動力塑料螺旋污垢清洗力矩強化技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種傳熱流體動力塑料螺旋污垢清洗力矩強化技術(shù)。它適用于列管式結(jié)構(gòu)的各種傳熱設(shè)備，如換熱器、冷凝器、蒸發(fā)器等設(shè)備的管內(nèi)除垢防垢及其傳熱強化。
背景技術(shù)：
中國專利ZL91213000.8和文獻(自動旋轉(zhuǎn)螺旋線傳熱技術(shù)的試驗研究，化工裝備技術(shù)，1997，N5，P4-8)報道了一種傳熱管內(nèi)鋼絲螺旋線除垢防垢及其傳熱強化技術(shù)。鋼絲螺旋線在管內(nèi)傳熱液體流動能的帶動下自轉(zhuǎn)，刮掃管內(nèi)壁的污垢，有在線、自動、連續(xù)清洗防垢的功能；由于鋼絲螺旋線的導(dǎo)流作用使管內(nèi)液體作螺旋線流動，還有鋼絲螺旋線對管內(nèi)邊界層的擾動作用，使管內(nèi)的對流傳熱也得到強化。該技術(shù)的原理和功能很理想，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，但卻至今未能工程應(yīng)用。其根本原因兩個一是自轉(zhuǎn)鋼絲螺旋線與傳熱管壁之間的磨損問題難以解決二是要求有較高的流速驅(qū)動。中國專利ZL91213000.8和文獻(自動旋轉(zhuǎn)螺旋線傳熱技術(shù)的試驗研究，化工裝備技術(shù)，1997，N5，P4-8)報道的自轉(zhuǎn)塑料螺旋扭帶管內(nèi)污垢清洗技術(shù)，雖然沒有管壁磨損問題，但是同樣需要較高的流速帶動。但是管內(nèi)液體流速在0.8.0m/s以下的傳熱設(shè)備占其大多數(shù)，卻因為流速不夠高、自轉(zhuǎn)力矩不夠大而無法應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有自轉(zhuǎn)螺旋在傳熱管內(nèi)流速0.8m/s以下的清洗力矩不足和鋼絲螺旋線清洗技術(shù)存在的磨損問題，提出一種傳熱流體動力塑料螺旋污垢清洗力矩強化技術(shù)，使管程液體通過螺旋式管口固定裝置形成的快速旋流，沖擊螺旋動力輪來顯著強化塑料螺旋的旋轉(zhuǎn)力矩，以便在數(shù)量最多的、0.4m/s～0.8m/s的中低流速傳熱設(shè)備中廣泛應(yīng)用。同時利用塑料解決鋼絲螺旋線與傳熱管壁之間的磨損問題，本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種傳熱流體動力塑料螺旋污垢清洗力矩強化技術(shù)，它是由塑料螺旋、螺旋式管口固定裝置、螺旋動力輪、傳熱管組成。塑料螺旋可以是塑包螺旋線，也可以是塑料螺旋扭帶。塑料螺旋通過螺旋動力輪—轉(zhuǎn)軸安裝到螺旋式管口固定裝置上。傳熱管的出口端安裝有尾套。
設(shè)備運行時，本來軸向流動的傳熱管內(nèi)流體在塑料螺旋的導(dǎo)流作用下作螺旋線流動。被導(dǎo)向的流體給塑料螺旋以反作用力力矩。在此力矩作用下自動旋轉(zhuǎn)，并且橫向振動，實行除垢防垢。由于傳熱管內(nèi)流體作螺旋線流動，并且受旋轉(zhuǎn)振動塑料螺旋的擾動，使管內(nèi)的對流傳熱過程得到有效的強化。由于螺旋采用耐磨工程塑料制造有效地解決了現(xiàn)有鋼絲螺旋與傳熱管壁間的磨損問題。管內(nèi)流體經(jīng)過螺旋式管口固定裝置形成的快速旋流，直接沖推螺旋動力輪，這—沖推力矩不僅其值較大，并且與塑料螺旋的自轉(zhuǎn)力矩同方向，疊加的結(jié)果使塑料螺旋的工作力矩顯著地強化，從而有效地解決中低流速(0.8m/s～04m/s)傳熱管內(nèi)污垢清洗力矩不足的難題，使自動旋轉(zhuǎn)清洗螺旋技術(shù)的應(yīng)用范圍擴大了數(shù)倍。


圖1是本發(fā)明的一種傳熱流體動力塑料螺旋污垢清洗力矩強化技術(shù)原理圖。
圖2是圖1中A-A剖視的塑包螺旋線結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本發(fā)明的一種傳熱流體動力塑料螺旋污垢清洗力矩強化技術(shù)的另一種結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖1、附圖2和附圖3對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述。
圖中的1.轉(zhuǎn)軸 2.磨頭 3.螺旋式管口固定裝置 4.芯筒 5.螺旋片6.螺旋動力輪 7.輪轂 8.螺旋葉片 9.螺旋頭部 10.塑包螺旋線 11.傳熱管12.尾套 13.塑料包層 14.金屬螺旋線 20.螺旋塑料扭帶一種傳熱流體動力塑料螺旋污垢清洗力矩強化技術(shù)，在傳熱管11內(nèi)設(shè)置由金屬螺旋線14和塑料包層13結(jié)合的塑包螺旋線10。塑包螺旋線10通過螺旋頭部9通過螺旋動力輪6、轉(zhuǎn)軸1和磨頭2固定在螺旋式管口固定裝置3上。螺旋四扭帶20通過螺旋頭部9與轉(zhuǎn)軸1連接后，由磨頭2固定在螺旋式管口固定裝置3上。螺旋式管口固定裝置3由螺旋片5和芯筒4構(gòu)成。螺旋動力輪6由螺旋葉片8和輪轂7構(gòu)成。傳熱管11的出口端安裝尾套12。
設(shè)備運行時，傳熱管11內(nèi)的熱流體本來是軸向流動的，在塑包螺旋線10或塑料螺旋扭帶20的導(dǎo)流作用下作螺旋線流動。被導(dǎo)向的流體給塑包螺旋線10或塑料螺旋扭帶20以反作用力力矩。在此力矩作用下，塑包螺旋線10或塑料螺旋扭帶20自動旋轉(zhuǎn)，并且橫向振動，實行自動除垢防垢。經(jīng)過碳鋼管內(nèi)壁的人工模擬污垢(1/5水泥，4/5碳酸鈣粉，乳膠調(diào)制)200小時運轉(zhuǎn)試驗表明自動清洗能力強。由于傳熱管11內(nèi)熱流體作螺旋線流動，并且受旋轉(zhuǎn)振動的塑包螺旋線10或塑料螺旋扭帶20的擾動，使管內(nèi)的對流傳熱過程得到有效的強化。在內(nèi)徑32mm、水冷卻的不銹鋼管、管外水蒸汽加熱的條件下測試表明，傳熱系數(shù)平均提高了50％作用。塑包螺旋線10的塑料包層6或塑料螺旋扭帶20均有效地解決了金屬螺旋線5與傳熱管7壁間的磨損問題。
由螺旋式管口固定裝置3和螺旋動力輪6組成塑包螺旋線10或塑料螺旋扭帶20的旋轉(zhuǎn)力矩強化機構(gòu)。傳熱管11的內(nèi)熱流體經(jīng)過螺旋式管口固定裝置3形成的快速旋流，直接沖擊螺旋動力輪6，這一沖擊力矩不僅其值較大，并且與塑包螺旋線10或塑料螺旋扭帶20的自轉(zhuǎn)力矩同方向，疊加的結(jié)果使塑包螺旋線10或塑料螺旋扭帶20的工作力矩顯著地強化，從而使塑包螺旋線10或塑料螺旋扭帶20在中低流速(8.0m/s～0.4m/s)傳熱管內(nèi)污垢清洗力矩不足的難題得以破解，使其應(yīng)用范圍大大的擴展。例如，在內(nèi)徑32mm、管內(nèi)水冷卻的立式不銹鋼管的條件下試驗表明，塑包螺旋線10或塑料螺旋扭帶20可以在0.26m/s的條件下自動旋轉(zhuǎn)。
螺旋式管口固定裝置3由螺旋片5和芯筒4兩部分構(gòu)成。螺旋片5的螺旋方向與塑包螺旋線10或塑料螺旋扭帶20的方向都恰好相反。螺旋片5的螺旋角在20°～60°的范圍，優(yōu)選方案是管內(nèi)流速較低者螺旋角取較小值，使流體增速較大。螺旋片5的數(shù)量為3～6，優(yōu)選方案是傳熱管11的管徑愈大螺旋片5的片數(shù)也愈多。芯筒4的作用是通過增大入流液體的旋流半徑、減少入口流道面積提高流速，增大對螺旋動力輪6的沖推矩。芯筒4的優(yōu)選方案是外徑與傳熱管11的內(nèi)徑的比值在0.2～0.8的范圍。
螺旋動力輪6由螺旋葉片8和輪轂7兩部分構(gòu)成。螺旋葉片8的螺旋方向與塑包螺旋線10或塑料螺旋扭帶20的方向都相同。螺旋葉片8的螺旋角一般在20°～60°的范圍，優(yōu)選方案是使螺旋葉片8盡量與從旋流管口固定裝置3來的沖擊旋流垂直，使其產(chǎn)生的沖擊力矩最大化。螺旋葉片8的數(shù)量為3～6，優(yōu)選方案是傳熱管11的管徑愈大葉片8的片數(shù)也愈多，輪轂7的外徑與傳熱管11的內(nèi)徑的比值在0.2～0.6的范圍。
金屬螺旋線14的制造材料可以是不銹鋼、碳鋼、銅與銅合金、鈦與鈦合金，主要依據(jù)傳熱管11內(nèi)的熱流體的腐蝕性選擇。
塑料包層13的厚度在0.5mm～3.0mm的范圍，采用耐磨性好、注塑工藝性好的工程塑料制造，同時考慮傳熱管11內(nèi)的熱流體的溫度高低條件選擇。一般可用聚甲醛或填充聚甲醛。
在傳熱管11的出口端安裝有尾套12，作用是防止塑包螺旋線10或塑料螺旋扭帶20的尾部與傳熱管11之間發(fā)生磨損，保護傳熱管11的出口部，并且若出現(xiàn)塑包螺旋線10或塑料螺旋扭帶20脫落時防止隨管內(nèi)熱流體帶到下游。
權(quán)利要求
1.一種傳熱流體動力塑料螺旋污垢清洗力矩強化技術(shù)，由傳熱管(11)、螺旋式管口固定裝置(3)、螺旋動力輪(6)、塑包螺旋線(10)或塑料螺旋扭帶(20)組成，其特征在于設(shè)置在傳熱管(11)內(nèi)的塑包螺旋線(10)或塑料螺旋扭帶(20)，利用傳熱管(11)內(nèi)的熱流體作為動力帶動自動旋轉(zhuǎn)和振動，實現(xiàn)自動除垢防垢和傳熱強化，其旋轉(zhuǎn)清洗力矩靠螺旋式管口固定裝置(3)和螺旋動力輪(6)產(chǎn)生的沖擊力矩而大大提高，旋轉(zhuǎn)的塑包螺旋線(10)或塑料螺旋扭帶(20)利用自身工程塑料的磨損特性避免傳熱管(11)的磨損。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的傳熱流體動力塑料螺旋污垢清洗力矩強化技術(shù)，其特征是塑包螺旋線(10)由金屬螺旋線(14)和塑料包層(13)兩部分組成，塑料包層(13)的厚度在0.5mm～3.0mm的范圍，采用耐磨性和注塑工藝性較好的工程塑料制造。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的傳熱流體動力塑料螺旋污垢清洗力矩強化技術(shù)，其特征是塑包塑包螺旋線(10)經(jīng)過螺旋頭部(9)、螺旋動力輪(6)連接，再通過轉(zhuǎn)軸(1)和磨頭(2)固定到螺旋式管口固定裝置(3)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的傳熱流體動力塑料螺旋污垢清洗力矩強化技術(shù)，其特征是塑料螺旋扭帶(20)經(jīng)過螺旋頭部(9)、轉(zhuǎn)軸(1)和磨頭(2)固定到螺旋式管口固定裝置(3)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的傳熱流體動力塑料螺旋污垢清洗力矩強化技術(shù)，其特征是螺旋動力輪(6)由螺旋葉片(8)和輪轂(7)兩部分構(gòu)成，螺旋葉片(8)的螺旋方向與塑包螺旋線(10)或塑料螺旋扭帶(20)的螺旋方向都相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的傳熱流體動力塑料螺旋污垢清洗力矩強化技術(shù)，其特征是螺旋式管口固定裝置(3)由螺旋片(5)和芯筒(4)兩部分構(gòu)成，螺旋片(5)的螺旋方向與塑包螺旋線(10)或塑料螺旋扭帶(20)的螺旋方向都恰好相反。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的傳熱流體動力塑料螺旋污垢清洗力矩強化技術(shù)，其特征是傳熱管(11)的出口端安裝有尾套(12)。
全文摘要
傳熱管內(nèi)的塑包螺旋線或塑料螺旋鈕帶，以管內(nèi)的熱流體為動力帶動旋轉(zhuǎn)振動，實行自動除垢防垢又不磨損管壁。利用塑包螺旋線或塑料螺旋鈕帶的導(dǎo)向作用使管內(nèi)熱流體螺旋線流動強化對流傳熱，傳熱系數(shù)可以提高30％左右。利用螺旋式管口固定裝置和螺旋動力輪產(chǎn)生的沖擊力矩，使塑包螺旋線或塑料螺旋鈕帶的旋轉(zhuǎn)力矩大大強化，能夠在0.5m/s以上較低流速的各種列管式傳熱設(shè)備中廣泛應(yīng)用。該技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單，新舊設(shè)備通用，使用方便，綜合效益高。
文檔編號F28G13/00GK1566894SQ0312454
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月13日
發(fā)明者俞秀民, 俞天蘭, 彭德其, 蔣少青, 吳金香, 俞天翔, 林偉璐, 劉桂英, 支校衡 申請人:株洲工學(xué)院帥科機械清洗研究所