一种自转式双面齿形平带管内清洗及传热强化技术.pdf

一种自转式双面齿形平带管内清洗及传热强化技术，具有传热管内自动清洗防垢和传热强化双重功能。在塑料平带的正反两面都按一定间距排布有塑料斜齿，与塑料平带的中心线之间夹角α在16°到68°范围，不是以中心线为对称，而是都是偏向于上游方向一侧，被斜齿导向的流体对斜齿反作用分力形成一个比较强的旋转动力矩，可以比相同长度的光滑扭带的自转清洗力矩大一倍以上，能够在0.50m/s以上的较低流速传热管内可靠地自转清洗防垢。斜齿下游强烈的涡流式使整个传热管充满涡流，使对流传热得以非常有效的强化，可以使管内αi传热系数提高150％左右。因此，该技术可以在中低流速的各种列管式传热设备中广泛应用并且获得高效益。

1.  一种自转式双面齿形平带管内清洗及传热强化技术，由管口固定装置(1)、斜齿(8)和塑料平带(7)组成，其特征在于：所述的双面齿形平带(11)的塑料平带(7)的正反两面均设计有斜齿(8)，斜齿与中心线的夹角α在16°到68°范围，斜齿(8)不是以中心线为对称排布，而是都是偏向于上游方向一侧，斜齿8的长度L与平带的斜宽B的比值在0.4～0.8范围，斜齿(8)在塑料平带(7)的正反两面沿长度方向等间距排列，斜齿(8)的间距t为传热管(6)的内径的1.5-6.5倍，正反两面的斜齿可以交错排布，也可以不交错排布。

2.  根据权利要求1所述一种自转式双面齿形平带管内清洗及传热强化技术，其特征在于：所述的斜齿(8)的形状，其高度都是近中心线处较高、近侧边缘处较低，齿顶线由若干直线、弧形曲线或其组合构成。

3.  根据权利要求1所述一种自转式双面齿形平带管内清洗及传热强化技术，其特征在于：所述的斜齿(8)和塑料平带(7)的材质均为工程塑料。

4.  根据权利要求6所述的一种自转式双面齿形平带管内清洗及传热强化技术，其特征在于：塑料平带(7)的长度与传热管(6)基本相同，可以为一条整体结构，也可以是由若干段连接而成的。

一种自转式双面齿形平带管内清洗及传热强化技术
技术领域
本发明涉及一种自转式双面齿形平带管内清洗及传热强化技术。特别涉及列管式换热器的自动除垢防垢装置。它适用于列管式结构的各种传热设备，如换热器、冷凝器、蒸发器等。
背景技术
美国专利US4174750和中国专利文献CN2214239Y公开的传热管内旋转式自动清洗装置，它主要由可以在传热管内旋转的螺旋扭带和将螺旋扭带的一端固定在传热管进液端的轴向固定装置两部分成。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而使液体呈螺旋流动，使管内的对流传热功能得到强化。但是这类螺旋扭带装置一般需要管内液体在1m/s以上的较高流速带动自转，而目前大多数列管式传热设备的管内液体流速在0.5m/s-0.9m/s的中低流速范围运行，低流速下的塑料平带动力矩太弱小不能自转而无法应用；并且这类两相扭带的传热强化幅度不高，平均只有13.1％(论文—凝汽器采用自转扭带清洗技术分析，华北电力技术，2002年第6期第35页)。中国实用新型专利(专利号02139658.2)公开的低流速传热管内及传热斜齿形扭带，这种齿形扭带解决了力矩的强化问题，能够在中低流速下应用，但是又存在制造非常困难、成本费用太高的新问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是新型齿形扭带制造困难成本太高的问题和现有螺旋扭带在较低流速下的动力矩弱难以在中低流速下自转应用、传热强化幅度不高的问题，提出便于制造、成本低廉的一种自转式双面齿形平带管内清洗及传热强化技术，既有强化的自转力矩，可以在中低流速(在0.5m/s-0.9m/s范围)下应用、又能够高效强化传热，是管内的对流传热系数提高150％左右。
本发明的技术方案为：一种自转式双面齿形平带管内清洗及传热强化技术，它由塑料平带、斜齿、管口固定装置、传热管组成。设置在传热管内的塑料平带与传热管长度基本相同。塑料平带的两面均设计有斜齿，斜齿与塑料平带的中心线呈夹角α，沿长度方向等间距排列，正反两面的斜齿可以交错排布，也可以不交错排布。斜齿的长度L与平带的斜宽B的比值在0.4～0.8范围。斜齿在宽度方向的排布不是以中心线为对称，而都是偏向于上游方向一侧。斜齿的高度都是近中心线处较高、近侧边缘处较低，齿顶线由若干直线、弧线构成。斜齿及塑料平带均用不会磨损管壁的工程塑料制造。塑料平带一端的中心位置的连接孔与转轴连接，转轴的另一端置轴向固定在传热管流体进口端的管口固定装置上。一根传热管内安装的塑料平带可以是一条整体结构，也可以是由若干段连接而成的。
本发明的自转式双面齿形平带管内清洗及传热强化技术，由于在平带上设置了斜齿，在运行时液体从传热管的进口端流入后，受到斜齿的阻挡和导向而产生一个与斜齿面垂直的法向分速度，被改变方向的液体同时对斜齿面作用一个等值的法向反作用力。正反两面的斜齿面受到的反作用力N在与平带中心线垂直方向的分力T，对塑料平带的中心线形成旋转动力矩，所产生的合力矩M比较大，能够达到相同长度光滑扭带自转力矩的一倍以上，因此，这种塑料双面齿形平带在0.50m/s以上的较低的流速传热管内自转实行自动清洗。
由于塑料平带上的斜齿使流体在齿后产生强烈的涡流，因此使低流速的传热管内处处充满涡流，使对流传热效果得到很有效的的强化，可以使管内传热系数α_i提高150％左右。
附图说明
图1是本发明的一种自转式双面齿形平带管内清洗及传热强化技术的结构原理图。
图2是本发明的双面齿形平带的旋转力矩形成原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图1和图2对本发明作进一步详细的描述。
图中的1.管口固定装置  2.转轴  3.平带头部  4.连接孔  5.管板  6.传热管  7.塑料平带  8.斜齿  9.涡流  10.管内液体  11齿形平带
一种自转式双面齿形平带管内清洗及传热强化技术，双面齿形平带11设置于传热管6内，用工程塑料制成的，宽度略小于传热管6的内径的，长度与传热管6基本相同，平带头部3开有连接孔4。转轴2与塑料平带头部3的连接孔4相接，转轴2地另一端轴向固定在管口固定装置1上，转轴2周向可以自由旋转。
塑料平带7的两面均设计有用工程塑料制成的斜齿8，夹角α在16°到68°范围。斜齿8的长度L与平带的斜宽B的比值在0.4～0.8范围。斜齿8在宽度方向的排布不是以中心线为对称，而都是偏向于上游方向一侧。正反两面的斜齿8沿塑料平带7的长度方向等间距排列，正反两面的斜齿8可以交错排布，也可以不交错排布。斜齿8的间距t为传热管6直径的1.5-6.5倍，流速愈低，优选间距t愈小。
斜齿8的形状，其高度都是近中心线处较高、近侧边缘处较低，齿顶线由若干直线、弧形曲线或其组合构成。
传热管6内安装的塑料齿形平带11可以是一条整体结构，也可以是由若干段连接而成。
参见附图2。运行时，管内液体10在斜齿8的导向下改变方向，改变方向的液体10对斜齿8以反作用力N，其分力T对塑料齿形平带11的中心线构成自转动力矩M。由所有斜齿8的分力T形成的自转动力矩M的值较大，因此双面齿形平带11能够在较低流速下自转，实现传热管6内污垢的在线、自动、连续清洗。例如，在Ф38×3×1500的不锈钢钢管内试验时，冷却水流速只有0.28m/s就开始自转。
参见附图1。由于斜齿8的下游形成强烈的节流式涡流9，使整个传热管6内都充满涡流，因此传热管6内的对流传热得到非常有效的强化，可以管内α_i传热系数提高150％左右。