专利名称：一种低流速流态化清洗式水平列管传热设备系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低流速流态化清洗式水平列管传热设备系统，涉及卧式列管传热设 备管内传热强化和污垢的在线清洗。它适用于含水平传热管的各种列管式传热设备，如 传热设备、冷凝器、蒸发器等。
背景技术：
应用于水平传热管内传热强化及其污垢在线清洗的现有技术有多种。在较高流速工 况下应用的有自转塑包螺旋线技术(ZL2004200351029，传热管内污垢在线自动清洗的流 体动力塑包螺旋线，2005.2.20.)、自转塑料光滑扭带技术(俞天兰、彭德其、俞秀民等, 汽轮机冷凝器自转塑料纽带自动在线连续除垢防垢技术研究.现代化工,2002,(6)44—46)， 在中低流速工况下应用的有自转塑料斜齿扭带技术(彭德其、刘桂英等，一种新型传热管 自动清洗用强化斜齿扭带研究,轻工机械,2003，(2):84-85)。这些流体动力自转清洗技术的 主要不足有四点 一是为了清洗元件依靠热流体动力自转，对流速大小要求较高；二是 结构比较复杂，设备费较高；三对硬垢的清洗能力较低，并且自身磨损较快；四是污垢 清洗的均匀性不够好。水平管内流态化技术清洗硬垢的能力强，均匀性也好，但是在要 求流道内有2m/s以上的高流速(ZL93233428.8,管内循环流态化传热设备[P], 1994.4.1，)， 而且运行时无传热强化功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有流体动力自转连续扭带类清洗技术存在的四方面
问题硬垢清洗难、设备费较高，同时解决现有的水平管内流态化清洗无传热强化功^ 和流速要求高的两大问题，提出一种低流速流态化清洗式水平列管传热设备系统，传热
强化效果较好，并且能在0.45m/s的较低流速下在线、均匀地清洗硬垢软垢，可靠性高， 成本低廉，可以广泛地应用于含水平传热管或含水平传热流道结构的各种列管式传热设 备，如传热设备、冷凝器、蒸发器等等。
本发明的技术方案为 一种低流速流态化清洗式水平列管传热设备系统，由传热管、 螺旋线、循环槽、粒子、进出管线等组成。在传热设备的每根传热管内设置有与传热管
大体等长的嫘旋线，螺旋线的尺寸主要按传热强化与流体阻力要求设计，螺旋线的直径d 可以在l 6ram范围，螺距T与传热管内径di的比值(T/d》在1. 00 2. 5范围，外径D 与传热管内径di的比值(D/di)在0.75 0.98范围。在传热设备与循环槽之间的的进 口管、出口管线、流化液管的水平段管内也设有螺旋线，螺旋线的尺寸主要按防止粒子沉 积的可靠性要求和低阻力两原则设计，螺旋线的直径d可以在2 8mm范围，螺距T与这 些管内径di的比值(T/di)在1.25 3.5范围，外径D与传热管内径di的比值(D/cU在0.90 0.98范围，主要依据流速大小取值，流速愈高，取值愈大。螺旋线可以是钢丝螺 旋线，也可以是外面塑包的钢丝螺旋线。循环槽分为上下两部分，循环槽的下部设计有 流态化液配制管，经过连通阀连通。循环槽与传热设备的管程液体进出管线连通，清洗 操作通过三通阀的切换实现。运行时，传热管内螺旋线是对流传热的强化元件，可以使 管内侧给热系数提高50%左右。管内污垢需要清洗时，管程液体经过粒子循环槽的流态 化液配制管，自动配制成含有一定粒子浓度的旋液流态化液体以后，再通入传热设备的 各传热管内。由于固体粒子的密度比液体大得多，原先在水平传热管内会自发地向横截 面的下部沉降，导致横截面粒子浓度的上稀下浓和清洗效果的不均匀性。但是，传热管 内设置螺旋线以后，管内液体由原先的单一轴向流动，改为螺旋线流。螺旋线流动的周 向分速度将下沉的粒子推向上方，有效地解决了传统流态化的横截面粒子浓度不均匀性 问题，达到上半周污垢与下半周管内壁污垢清洗一样均匀的目的。并且，正是由于螺旋 线导向形成的周向分速度对粒子的推动作用，使横截面的流态化粒子浓度达到基本均匀 分布的流速要求大大降低，可以由2. 2m/s降低到0. 35迈/s左右。由于流速的要求较低， 传热设备的阻力就不大。所以，这种新结构的传热设备对泵的^l量与扬程无额外要求。 流态化清洗使用的粒子可以是河沙、瓷球、金属球、塑料球、胶球，依据液体的腐蚀性、 温度、污标的软硬等选择。由于传热管内的螺旋线不要求自转，因此结构大大简化，可 靠性高。因此，该技术可以广泛地应用于含水平传热管或含水平传热流道结构的各种列 管式传热设备，如传热设备、冷凝器、蒸发器等等，对每一管程的传热管数比较少的传 热设备特别有利。
图1是本发明的一种低流速流态化清洗式水平列管传热设备系统示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。
图中 l传热设备 2传热管3螺旋线4进口管5出口管管线 6循环 槽7三通阀8上部9粒子10下部ll连通阀12流态化液配制管13进液管 14三通阀15清液管16流化液管 17粒子补加口
一种低流速流态化清洗式水平列管传热设备系统，传热设备1的传热管2内设置一 条螺旋线3，螺旋线3的长度与传热管2大体等长，螺旋线3的尺寸主要按传热强化与流 体阻力要求设计，螺旋线3的直径d可以在l 6咖范围，螺距T与传热管内径di的比值 (T/di)在1.00 2.5范围，外径D与传热管2内径di的比值(DM)在0. 75 0. 98范 围。在传热设备1与循环槽6之间的的进口管4、出口管线5、流化液管16的水平段管 内也设有螺旋线3，螺旋线3的尺寸主要按防止粒子沉积的可靠性要求和低阻力两原则设 计,螺旋线3的直径d可以在2 8nm范围，螺距T与这些管内径dt的比值(TAU在1. 25 3.5范围，外径D与这些管内径di的比值(D/di)在0.恥 0,98范围，主要依据流速大 小取值，流速愈高，取值愈大。螺旋线3可以是钢丝制造，也可以是外面塑料包层的钢丝制造。螺旋线3相对于传热管2内壁可以有不连续的、断断续续的振动式的周向旋转 摆动，但是对自转状况无要求。循环槽6分为上部8和下部10，下部10内设计有流态化 液配制管12，经过连通阀ll连通。循环槽6与传热设备1的管程液体进口管4、出口管 管线5连通。清洗操作通过三通阀7和三通阀14的切换实现。
正常运行时不需要清洗，通过三通阀7和三通阀14切换，使传热设备l的管程液体 进出流动，不经过循环槽6。传热管2内的螺旋线3是对流传热的强化元件，可以使管内 侧传热膜系数提高50%左右。例如，在040mmX4mmX2000mm的传热管2中，直径d 为4mm的塑包钢丝螺旋线3、外径D 28mm 、螺距T40mm，传热管2外水蒸汽加热， 传热管2内通冷却水。在雷诺数Re-10000-35000的范围内，传热系数K值比不安装塑包 钢丝螺旋线3时平均提高52.6% 。
需要清洗污垢时，通过三通阀7和三通阀14切换，使传热设备1的管程液体进出流 动，经过循环槽6。 g卩管程液体经过三通阀14、流态化液配制管12进入循环槽6，与 粒子9混合成为流态化液，再经过流化液管16、进口管4进入传热设备1的传热管2进 行污垢清洗。虽然流态化粒子9的密度比液体大得多，始终存在向传热管2横截面底部 沉降的趋向，但是螺旋线3导向形成的周向分速度总是将粒子9推向上方，使传热管2 横截面内的粒子9的浓度分布均匀化，达到上半周管壁污垢与下半周管壁污垢一样均匀 清洗的清洗效果。流态化液经过三通阀7、出口管管线5进入循环槽6，粒子9沉降分离 在循环槽6的上部8以后，液体外排出去。
清洗刚结束的数分钟，先通过三通阀7的切换，让传热设备1系统里还来不及回收 的粒子9继续到循环槽分离回收。然后切换三通阀14，使传热设备1恢复正常运行。并 且，打开连通阀ll，让在循环槽6上部8里的粒子放到下部10，数分钟后再关闭连通阀 11,完全回复到清洗前的状态。
流态化清洗使用的粒子9可以是河沙、瓷球、金属球、塑料球、胶球，依据液体的 腐蚀性、温度、污垢的软硬选择。
流态化清洗使用的粒子9，通过粒子补加口17加入。
权利要求
1.一种低流速流态化清洗式水平列管传热设备系统，由传热管(2)、螺旋线(3)、循环槽(6)、粒子(9)等组成，其特征在于传热设备(1)内的每根传热管(2)内设置一条与其大体等长的螺旋线(3)；传热设备(1)通过进口管(4)、流化液管(16)、出口管线(5)与循环槽(6)连接，并且借助三通阀(14、7)的切换实现正常运行和污垢在线清洗；传热设备(1)与循环槽(6)之间的的进口管(4)、出口管线(5)、流化液管(16)的水平段管内设计有螺旋线(3)；循环槽(6)分为上部(8)和下部(10)，两者采用连通阀(11)连接；循环槽(6)的下部(10)设计有流态化液配制管(12)。
2. 根据权利要求1的一种低流速流态化清洗式水平列管传热设备系统，其特征在于传 热管(2)内设置的螺旋线(3)的尺寸，直径d在l 6mra范围，螺距T与传热管内径di 的比值(T/cU在1.00 2.5范围，外径D与传热管2内径di的比值(D/d》在0. 75 0. 98范围。
3. 根据权利要求1的一种低流速流态化清洗式水平列管传热设备系统，其特征在于连 接传热设备(1)和循环槽(6)之间的进口管(4)、流化液管(16)和出口管(5)的水 平段管内的螺旋线(3)的尺寸，直径d在2 8mm范围，螺距T与这些管内径di的比值(T/cU在1.25 3.5范围，外径D与这些管内径di的比值(D/d￡)在0.恥 0.98范围。
全文摘要
一种低流速流态化清洗式水平列管传热设备系统，其特征在于传热设备的传热管内设置一条与其大体等长的螺旋线，传热设备的进出口管线与粒子循环槽连接。粒子循环罐分上下两部分，采用连通阀连接，上部为粒子沉降分离空间，下部为液体与粒子均匀混合的流态化空间。正常运行时，靠螺旋线实现管内对流传热强化，可以提高管内侧给热系数50％左右。传热管内污垢需要清洗时，通过切换两个三通阀的简便操作，可以在传热管内只有0.45m/s的较低流速下实现流态化均匀清洗。这种新型传热设备传热效率高，结构简单，可靠性高，操作简便，可以广泛适用于各种卧式的列管结构的的传热设备，尤其是每管程的传热管数较少的传热设备。
文档编号F28D7/10GK101303212SQ20071003490
公开日2008年11月12日 申请日期2007年5月11日 优先权日2007年5月11日
发明者俞天兰, 俞天翔, 俞秀民, 刘桂英, 吴琦华, 吴金香, 彭德其, 支校衡, 李群松, 蒋少青 申请人:湖南工业大学