專利名稱：流體傳熱面自動(dòng)除垢裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及除垢設(shè)備，具體地說是一種流體傳熱面自動(dòng)除垢裝置。
背景技術(shù)：
我們都知道，很多設(shè)備都會(huì)結(jié)垢，比如流體管道、降膜式、外循環(huán)式、中央循環(huán)式、 升膜式、列管式等蒸發(fā)器、冷凝器、冷卻器和流體傳熱面等，現(xiàn)在通過舉蒸發(fā)器的例子來說明下，蒸發(fā)器的主要使用領(lǐng)域是制糖、制鹽、燒堿、造紙、制藥、海水淡化、氧化鋁、環(huán)保、食品、化工等行業(yè)的關(guān)鍵性工藝設(shè)備。僅以其中的鹽、糖、燒堿為例，2009年鹽的產(chǎn)量5260萬噸(其中海鹽占1/3，井鹽占2/3)，糖的產(chǎn)量為1520萬噸，燒堿的年產(chǎn)量為1890萬噸，而且產(chǎn)量每年在遞增。蒸發(fā)設(shè)備也是高能耗其中之一。在制鹽總成本中能源費(fèi)要占其60%，是其它行業(yè)成本中能源費(fèi)要占其35%。嚴(yán)重影響現(xiàn)有蒸發(fā)器效率和高耗能的兩個(gè)焦點(diǎn)一是為了減緩結(jié)垢和提高效率，盡管已經(jīng)現(xiàn)有的蒸發(fā)工藝采用強(qiáng)制循環(huán)泵、化學(xué)清洗、電磁處理、超聲波處理、水處理藥劑等技術(shù)方法以達(dá)到防垢為目的，但是防止污垢仍然是熱學(xué)和節(jié)能技術(shù)中尚未得到根本解決的一個(gè)世界性問題。例如，我國著名鹽產(chǎn)地的天津漢沽鹽場第三化工廠，采用強(qiáng)制循環(huán)泵在7天內(nèi)一效蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)由M32W/m2。K下降到16^W/m2。K，即降低了 33%。例如，江西瑪?shù)戮?xì)化學(xué)工業(yè)有限公司硫酸銨連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器，蒸發(fā)量20t/h，采用2臺(tái)強(qiáng)制循環(huán)泵FJX450、FJX500型，總功率120Kw，每年需耗電費(fèi)90多萬元。例如，我國最大的元明粉(無水硫酸鈉)生產(chǎn)出口基地山西運(yùn)城鹽化局，年產(chǎn)50 萬噸，年產(chǎn)值為30億元，蒸發(fā)器因結(jié)鹽垢每班停車清洗兩次。為了延長蒸發(fā)器停車清洗的周期，被追采用投資巨大、耗電高的強(qiáng)制循環(huán)泵來加快物料流速延緩加熱面結(jié)垢。例如，解放軍9510廠制鹽蒸發(fā)器的ACP11-900型循環(huán)泵，功率180Kw，每年需耗電費(fèi)120多萬元。例如，鹽礦制鹽的成本60%是能耗費(fèi)。湖南湘衡鹽礦2套10萬噸的三效逆流鹵水蒸發(fā)器，采用6臺(tái)強(qiáng)制循環(huán)泵，功率IlOkw/臺(tái)，泵的電費(fèi)每年就高達(dá)470多萬元。但是仍需要每班用冷水清洗。例如，核總公司711礦電化廠年產(chǎn)2萬噸的燒堿蒸發(fā)器，采用的型循環(huán)泵80Kw，仍然3小時(shí)小洗(每一個(gè)班)，7小時(shí)大洗(每一個(gè)班)。因此，效益的焦點(diǎn)是周期性停車清洗和強(qiáng)制循環(huán)泵高耗能這樣兩大基本問題。二是加熱管內(nèi)的污垢使傳熱系數(shù)下降30% (嚴(yán)重時(shí)所有的加熱管被鹽垢全部堵死)，需要頻繁的周期性停車清洗，使生產(chǎn)能力降低了 30%以上，并又增大了蒸汽消耗成本和清洗成本。因此，焦點(diǎn)之二就是重點(diǎn)研發(fā)流體傳熱面的在線全自動(dòng)清洗除垢保潔的先進(jìn)技術(shù)。2004年12月底國家發(fā)展改革委員會(huì)發(fā)布的我國第一個(gè)《節(jié)能中長期專項(xiàng)規(guī)劃》中指出，每百萬美元的國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗，比世界平均水平高2. 4倍，比美國、歐盟、日本、印度分別高2. 5,4. 9,8. 7,0. 43倍，提出的十大保障措施之六是“加快節(jié)能技術(shù)開發(fā)、示范、推廣”，《在線全自動(dòng)清洗除垢保潔的先進(jìn)技術(shù)》，被國家科委列為九五重點(diǎn)推廣計(jì)劃項(xiàng)目，不僅自動(dòng)清洗傳熱面除垢防垢、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)電、節(jié)汽效果顯著，而且結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，可持連續(xù)運(yùn)行等。針對(duì)快速長垢的冷卻器、結(jié)晶器、濃縮蒸發(fā)器、結(jié)晶蒸發(fā)器、蒸餾塔(精餾塔)塔底再沸器、冷凝器等等流體傳熱設(shè)備。所以必須設(shè)計(jì)一種自動(dòng)清洗除垢的裝置。當(dāng)然了，所實(shí)用新型的自動(dòng)清洗除垢的裝置并不單單只能應(yīng)用于蒸發(fā)器當(dāng)中，而是所有類似蒸發(fā)器的設(shè)備中，比如用于流體管道、降膜式、外循環(huán)式、中央循環(huán)式、升膜式、 列管式等蒸發(fā)器、冷凝器、冷卻器和其它流體傳熱面的全自動(dòng)除垢。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供流體傳熱面自動(dòng)除垢裝置， 在線全自動(dòng)除垢過程中不需要增加任何驅(qū)動(dòng)動(dòng)力及運(yùn)行費(fèi)用，為國內(nèi)外首創(chuàng)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是流體傳熱面自動(dòng)除垢裝置，其結(jié)構(gòu)包括傳熱管及安裝在傳熱管上端的管口連接帽，在傳熱管中間設(shè)置有與傳熱管同一軸線的轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸的上端置于管口連接帽中間的軸承中并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)；所述轉(zhuǎn)軸下端螺栓還連接設(shè)置有流體動(dòng)力螺旋扭帶。所述流體動(dòng)力螺旋扭帶外側(cè)連接有球粒連接軸，所述球粒連接軸上套有多組由多個(gè)清洗球粒相互疊加所構(gòu)成的球粒貼面攪混清洗裝置。所述清洗球粒為中間開有通孔的圓柱形結(jié)構(gòu)。所述球粒連接軸為三根，其中上端同正上方的中心轉(zhuǎn)軸螺栓連接，然后整體均角度延伸至流體動(dòng)力螺旋扭帶外側(cè)。所述管口連接帽設(shè)置有流體進(jìn)口并與傳熱管內(nèi)腔貫通，所述傳熱管另端為流體出 □。 所述流體動(dòng)力螺旋扭帶上還設(shè)置導(dǎo)向片。本實(shí)用新型的流體傳熱面自動(dòng)除垢裝置和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果本實(shí)用新型的流體傳熱面自動(dòng)除垢裝置廣泛用于流體管道、降膜式、外循環(huán)式、中央循環(huán)式、升膜式、列管式等蒸發(fā)器、冷凝器、冷卻器和流體傳熱面的全自動(dòng)除垢。比如應(yīng)用在蒸發(fā)器中時(shí)，在自然循環(huán)推動(dòng)力下，液體通過流體動(dòng)力螺旋扭帶和導(dǎo)向片，使自動(dòng)除垢裝置產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，帶動(dòng)球粒貼面到加熱管內(nèi)壁運(yùn)動(dòng)，不僅可以省去高能耗的強(qiáng)制循環(huán)泵，而且能夠?yàn)樵诰€全自動(dòng)清洗提供足夠的推動(dòng)力。加熱室加管管內(nèi)安裝高效的球粒貼面運(yùn)動(dòng)攪混傳遞系統(tǒng)，能夠在自然循環(huán)推動(dòng)力的帶動(dòng)下可靠的實(shí)現(xiàn)管內(nèi)污垢的自動(dòng)除垢，并且使管內(nèi)的對(duì)流傳熱過程得以高效強(qiáng)化。流體傳熱面自動(dòng)除垢技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了多次原理試驗(yàn)，獲得了重大性很好的效果， 同時(shí)已經(jīng)在蒸發(fā)工藝得到廣泛應(yīng)用。在自然循環(huán)蒸發(fā)器的傳熱面在一小時(shí)后鹽垢厚度達(dá)到5. 2mm。同樣蒸發(fā)工藝條件下，這種高新技術(shù)的傳熱系數(shù)能夠長時(shí)間穩(wěn)定連續(xù)工作，在比強(qiáng)制循環(huán)作業(yè)下的清潔無垢時(shí)傳熱面還高15%效率，運(yùn)行兩小時(shí)后傳熱面提高6倍之多。該技術(shù)與世界頭號(hào)的氧化鋁蒸發(fā)器防垢技術(shù)美國公司相比(1908年11月在我國中鋁公司的傳熱系數(shù)曲線數(shù)據(jù))，我公司采用球粒貼面運(yùn)動(dòng)的邊界層攪混傳遞強(qiáng)化與除垢清洗技術(shù)比美國效率高出3. 5倍！是德國TAPROGGELREINIGUN公司實(shí)用新型的膠球在線清洗技術(shù)的4. 2倍。

圖1為本實(shí)用新型的流體傳熱面自動(dòng)除垢裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為管口連接帽的結(jié)構(gòu)俯視圖；圖3為圖1的A-A剖面圖；圖4、圖5分別為球粒貼面攪混清洗裝置其中一個(gè)球粒的結(jié)構(gòu)主視圖和俯視圖；圖6為本實(shí)用新型在離心力場流態(tài)化球粒貼面運(yùn)動(dòng)的邊界層攪混傳遞強(qiáng)化模型示意圖；圖7為本實(shí)用新型在離心力場流態(tài)化球粒貼面運(yùn)動(dòng)的力學(xué)模型示意圖；圖8為本實(shí)用新型的流體傳熱面自動(dòng)除垢裝置的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、軸承；2、管口連接帽；3、轉(zhuǎn)軸；4、球粒貼面攪混清洗裝置；5、流體動(dòng)力螺旋扭帶；6、傳熱管；7、導(dǎo)向片；8、球粒連接軸。
具體實(shí)施方式
接下來參照說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型的流體傳熱面自動(dòng)除垢裝置作以下詳細(xì)地說明。實(shí)施例1 流體傳熱面自動(dòng)除垢裝置，其結(jié)構(gòu)包括傳熱管6及安裝在傳熱管上端的管口連接帽2，在傳熱管中間設(shè)置有與傳熱管同一軸線的轉(zhuǎn)軸3，該轉(zhuǎn)軸的上端置于管口連接帽中間的軸承1中并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)；所述轉(zhuǎn)軸下端螺栓還連接有流體動(dòng)力螺旋扭帶5。所述球粒連接軸上套有多組由多個(gè)清洗球粒相互疊加所構(gòu)成的球粒貼面攪混清洗裝置4。所述清洗球粒為中間開有通孔的圓柱形結(jié)構(gòu)。所述管口連接帽設(shè)置有進(jìn)口并與傳熱管內(nèi)腔貫通，所述傳熱管底部為出口。如圖1到圖5所示。同樣蒸發(fā)工藝條件下，這種高新技術(shù)的傳熱系數(shù)能夠長時(shí)間穩(wěn)定連續(xù)工作，在比強(qiáng)制循環(huán)作業(yè)下的清潔無垢時(shí)傳熱面還高15%效率，運(yùn)行兩小時(shí)后傳熱面提高6倍之多。該技術(shù)與世界頭號(hào)的氧化鋁蒸發(fā)器防垢技術(shù)美國公司相比(1908 年11月在我國中鋁公司的傳熱系數(shù)曲線數(shù)據(jù))，本實(shí)用新型采用球粒貼面運(yùn)動(dòng)的邊界層攪混傳遞強(qiáng)化與除垢清洗技術(shù)比美國效率高出3. 5倍！是德國TAPROGGEL REINIGUN公司實(shí)用新型的膠球在線清洗技術(shù)的4. 2倍。流體傳熱面自動(dòng)除垢攪混傳遞強(qiáng)化過程機(jī)理螺旋流離心力場使液態(tài)化球粒富集到傳熱面，產(chǎn)生滾動(dòng)兼滑移的貼面運(yùn)動(dòng)的基本力學(xué)模型見圖7所示。貼壁滾動(dòng)球粒表面與液體之間的粘性摩擦力帶動(dòng)、又得益于滑動(dòng)球粒與壁面之間的收斂間隙形成的動(dòng)壓液膜，形成了封閉的攪混渦流，并且誘發(fā)出兩攪混渦流之間的二次渦流見圖6所示。攪混渦流擾動(dòng)管內(nèi)壁介質(zhì)，減薄邊界層，可達(dá)到傳熱強(qiáng)化與自動(dòng)在線清洗的雙重效果。流體自動(dòng)清洗動(dòng)力元件的使用，使管內(nèi)流體相對(duì)于傳熱面的運(yùn)動(dòng)速度變大，雷諾數(shù)和湍流也相應(yīng)變大，從而使管內(nèi)壁對(duì)流體傳熱熱阻R1減少，且其在線除垢作用使管內(nèi)壁污垢
5熱阻&幾乎為零。據(jù)此，傳熱過程的總熱阻R顯著減少，蒸發(fā)傳熱系數(shù)K值極大提高170%， 蒸汽耗量也明顯降低15%，耗電量降低90%，蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備投資減少8 15%。流體傳熱面自動(dòng)防垢過程機(jī)理由于高效的球粒貼面運(yùn)動(dòng)攪混傳遞強(qiáng)化，既有效地阻止過飽和溶液中懸浮微晶沉積到傳熱面成為晶核的幾率，又使得傳熱面滯流層的溫度梯度明顯下降，過飽和度顯著下降，加上球粒的滑移擾動(dòng)，有效地抑制結(jié)晶的生長過程實(shí)現(xiàn)防垢。因此，防垢機(jī)理本質(zhì)上是傳遞強(qiáng)化過程的必然結(jié)果。流體傳熱面自動(dòng)除垢過程機(jī)理由于高效的球粒貼面運(yùn)動(dòng)攪混傳遞強(qiáng)化防垢后，不會(huì)出現(xiàn)毫米級(jí)厚如冰堅(jiān)硬的結(jié)晶垢，而是各自獨(dú)立、不是聯(lián)接成片的結(jié)晶鹽垢-類似薄霜那樣的嫩垢，與傳熱面沾附強(qiáng)度較低，易為球?；撇料础Ｆ溥^程本質(zhì)屬于初垢(或嫩垢)被貼面滑移流態(tài)化球粒的連續(xù)擦洗清除。從而實(shí)現(xiàn)了連續(xù)蒸發(fā)、連續(xù)結(jié)晶、連續(xù)自動(dòng)消除了管內(nèi)的污垢熱阻，極大地提高了流體傳熱面的運(yùn)行效率。經(jīng)過我們對(duì)全國市場調(diào)查，目前，國內(nèi)化工、制鹽、氧化鋁、鋼鐵、制糖、食品、廢水處理等行業(yè)，正在使用的強(qiáng)制循環(huán)式蒸發(fā)器高達(dá)100萬套左右，平均每套耗電量按50kw/小時(shí)，電費(fèi)按0. 55元/kw。100萬套X50kwXM小時(shí)X運(yùn)行300天/年X電費(fèi)0.55元/度=190多億元
(每年消耗能源)。如果采用在線自動(dòng)除垢裝置技術(shù)，每年為國家節(jié)約能源就可想而知了。這項(xiàng)頂端科研成果的重大突破，每年將為國家節(jié)約能源達(dá)幾百億元人民幣，為我國作出卓越的貢獻(xiàn)， 符合2008年4月1日施行《節(jié)約能源法》。實(shí)施例2 流體傳熱面自動(dòng)除垢裝置，其結(jié)構(gòu)包括傳熱管6及安裝在傳熱管上端的管口連接帽2，在傳熱管中間設(shè)置有與傳熱管同一軸線的轉(zhuǎn)軸3，該轉(zhuǎn)軸的上端置于管口連接帽中間的軸承1中并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)；所述轉(zhuǎn)軸下端螺栓還連接有流體動(dòng)力螺旋扭帶5。所述流體動(dòng)力螺旋扭帶外側(cè)連接有球粒連接軸8，所述球粒連接軸上套有多組由多個(gè)清洗球粒相互疊加所構(gòu)成的球粒貼面攪混清洗裝置4。所述清洗球粒為中間開有通孔的圓柱形結(jié)構(gòu)。所述球粒連接軸為三根，其中上端同正上方的中心轉(zhuǎn)軸螺栓連接，然后整體均角度延伸至流體動(dòng)力螺旋扭帶外側(cè)。所述管口連接帽設(shè)置有進(jìn)口并與傳熱管內(nèi)腔貫通，所述傳熱管另端為出口。所述流體動(dòng)力螺旋扭帶上還設(shè)置導(dǎo)向片7。如圖8所示。也就是說，流體進(jìn)入加熱管后，在外部的熱源作用下，使流體在加熱管產(chǎn)生熱漲、熱動(dòng)力，加快流體的流速，在流速的作用下，流體流過螺旋扭帶和導(dǎo)向片的誘導(dǎo)作用下，使流體在管內(nèi)產(chǎn)生螺旋流，螺旋流使除垢裝置自轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，螺旋流離心力場使液態(tài)化球粒富集到傳熱面，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清洗原理。其他同實(shí)施例1，不再贅述。以上所述實(shí)施例，只是本實(shí)用新型較優(yōu)選的具體的實(shí)施方式的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.流體傳熱面自動(dòng)除垢裝置，其特征在于其結(jié)構(gòu)包括傳熱管及安裝在傳熱管上端的管口連接帽，在傳熱管中間設(shè)置有與傳熱管同一軸線的轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸的上端置于管口連接帽中間的軸承中并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)；所述轉(zhuǎn)軸下端螺栓還連接設(shè)置有流體動(dòng)力螺旋扭帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體傳熱面自動(dòng)除垢裝置，其特征在于所述流體動(dòng)力螺旋扭帶外側(cè)連接有球粒連接軸，所述球粒連接軸上套有多組由多個(gè)清洗球粒相互疊加所構(gòu)成的球粒貼面攪混清洗裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體傳熱面自動(dòng)除垢裝置，其特征在于所述清洗球粒為中間開有通孔的圓柱形結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體傳熱面自動(dòng)除垢裝置，其特征在于所述球粒連接軸為三根，其中上端同正上方的中心轉(zhuǎn)軸下端螺栓連接，然后整體均角度延伸至流體動(dòng)力螺旋扭帶外側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體傳熱面自動(dòng)除垢裝置，其特征在于所述管口連接帽設(shè)置有流體進(jìn)口并與傳熱管內(nèi)腔貫通，所述傳熱管另端為流體出口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體傳熱面自動(dòng)除垢裝置，其特征在于所述流體動(dòng)力螺旋扭帶上還設(shè)置導(dǎo)向片。
專利摘要本實(shí)用新型公開了流體傳熱面自動(dòng)除垢裝置，其結(jié)構(gòu)包括傳熱管及安裝在傳熱管上端的管口連接帽，在傳熱管中間設(shè)置有與傳熱管同一軸線的轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸的上端置于管口連接帽中間的軸承中，在流體的作用下，并隨之自轉(zhuǎn)動(dòng)；所述轉(zhuǎn)軸下端螺栓還連接有流體動(dòng)力螺旋扭帶，螺旋扭帶上設(shè)有導(dǎo)向片，流體動(dòng)力螺旋扭帶外側(cè)連接有球粒連接軸。所述球粒連接軸上套有多組由多個(gè)清洗球粒相互疊加所構(gòu)成的球粒貼面攪混清洗裝置。本實(shí)用新型的流體傳熱面自動(dòng)除垢裝置廣泛用于流體管道、降膜式、外循環(huán)式、中央循環(huán)式、升膜式、列管式等蒸發(fā)器、冷凝器、冷卻器和其它流體傳熱面的全自動(dòng)除垢。流體傳熱面自動(dòng)除垢技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了多次原理試驗(yàn)，獲得了重大性很好的效果。
文檔編號(hào)F28G3/00GK202209905SQ201120210098
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
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