【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種換熱器強化傳熱和管式反應器提高反應效率的功能器件，尤其涉及一種置于列管式換熱器或管式反應器中用來強化傳熱傳質的擾流件。
技術介紹
1、在化工行業，換熱器、反應器及其內構件的研究對于節能減排、能效提高、技術創新具有十分重要的意義。其中，管內擾流內件起到至關重要的作用，尤其是換熱器提高效率、抗堵塞、傳熱溫差控制方面。管內擾流內件的形式和結構也是人們研究的重點。
2、目前的擾流內件主要有扭帶型和纏繞絲型等各種不同形式。各種形式的擾流件都有各自的優、缺點，根據工況的不同，可以選擇不同形式的擾流件。
3、在化工生產中，通過增加材料消耗來擴大傳熱面積不僅會增加經濟成本，還會占用較多的空間位置，所以需要更高效率的換熱器或反應器來實現在有效空間內達到預定的傳熱傳質效果。
技術實現思路
1、針對上述現有技術，在充分理解和運用傳統擾流件的基礎上，通過改進結構形式和流體流動模式，并綜合各類擾流件的優點，本專利技術提供一種置于換熱器或管式反應器中用來強化傳熱傳質的擾流組件，該擾流組件材料成本低，便于檢修、抗堵能力強，既能提高傳熱傳質效率，還能降低投資，便于安裝和檢修。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術提出的一種置于換熱器或管式反應器中用來強化傳熱傳質的擾流組件，包括中心軸，所述中心軸上裝配有多個擾動件；所述擾動件包括軸套和外齒圈，所述軸套上設有n個葉片，每個葉片的輪廓呈對稱的梅花瓣形，所述外齒圈與所述軸套之間通過n個支撐腿a連接，所有葉片和所有支撐
3、擾動件的間距為100～300mm，所述中心軸上，每隔300-1000mm固定一個支撐件，同時，所述擾動件與相鄰的支撐件的間距為50-200mm；
4、所述支撐件包括固定套和固定圈；所述固定套上設有n個切割擾流葉片，每個切割擾流葉片的輪廓呈對稱的梅花瓣形，所述固定圈上設有n個切割擾流槽，n個切割擾流槽的位置與n個切割擾流葉片的位置一一對應，一一對應的切割擾流槽的槽口形狀與切割擾流葉片的輪廓形狀相吻合；所述切割擾流葉片與所述中心軸橫截面的夾角為5°；所述固定套和固定圈之間通過n個支撐腿b連接，所述支撐腿b與所述固定圈端面的夾角為10°～30°，所有切割擾流葉片和所有支撐腿b按照相等間隔角布置，切割擾流葉片和所有支撐腿b在周向上均布。
5、進一步地，本專利技術所述的擾流組件，其中：
6、所述葉片的輪廓由遠離所述軸套端的頂端邊緣的圓弧線和所述圓弧線兩端延伸出的左右對稱的凸起曲線及自所述凸起曲線的末端連接至所述軸套外回轉面上的圓弧線構成。
7、所有切割擾流槽和所有切割擾流葉片在端向上的投影構成了一個完整的圓形。
8、n＝2～4。
9、所述擾動件與所述中心軸之間的連接關系包括以下兩種方式之一：
10、一是：所述擾動件固定在所述中心軸上，所有擾動件與所述中心軸之間為過渡配合，所述軸套和所述中心軸上安裝擾動件的位置上設有螺栓過孔，利用螺栓連接件將擾動件固定在所述中心軸上。
11、二是，所述擾動件相對所述中心軸轉動配合；所述的中心軸上，所述擾動件的軸向兩側均分別設有球形限位結構，所述擾動件與球形限位結構的軸向距離為15～35mm；所述球形限位結構包括球體、螺栓和兩個螺母，所述球體設有與所述中心軸配合的中心孔，所述球體上設有與所述中心孔垂直相貫的用于穿過所述螺栓的過孔，同時所述中心軸上設有與螺栓過孔對正的徑向通孔；所述螺母的外形為圓柱體，所述圓柱體的軸向長度小于所述球體在所述中心軸上的投影長度；所述螺母的螺紋孔的兩端設有內凹的圓弧面，所述圓弧面與所述球體的球面相吻合；所述球體通過中心孔穿在所述中心軸，所述螺栓同時穿過所述球體的螺栓過孔和所述中心軸的徑向通孔，其中一個螺母位于螺栓帽的一端，另一個螺母位于螺栓的另一端；所述螺栓和兩個螺母將所述球體固定在所述中心軸上。
12、本專利技術中，所述支撐件固定在所述中心軸上，所述固定套和所述中心軸上設有同軸的徑向通孔，通過螺栓連接件將固定套固定在所述中心軸上；同時，配備有n個膨脹釘，利用所述膨脹釘將所述固定圈固定在換熱管或管式反應器的內壁上。
13、所述擾動件和支撐件使用鑄造或沖壓工藝一體形成。
14、所述擾流件的材料選自于下述材料：合金鋼系列、鉻鑄鐵系列、復合或漸變材料系列、非金屬耐磨材料。
15、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
16、本專利技術在列管式換熱器或是管式反應器的管內設置本專利技術設計的擾流組件，由多個擾流件構成的擾流組件的共同作用使管內流體受到其阻礙、分流而產生二次流，提高了管內滯留層流體的徑向速度，大大降低了壁面的滯留層厚度，強化傳熱效果明顯；同時，擾流件的旋轉運動可以徹底刮擦傳熱管內壁污垢，對結垢有很好的預防作用。
17、由于本專利技術設計的擾流件的葉片為梅花型的具有較大空隙的導流結構，流體流經該擾流件的阻力較低，能量消耗大幅度減少，有利于節能降耗。
18、本專利技術中，設計的擾流件的外周為齒圈結構，可以增大換熱管邊界層的擾流效果，減少邊界層厚度。
19、本專利技術中，多個擾流件利用中心軸連接，可以方便的將串好的擾流組件放入換熱管中，具有便于安裝、檢修的特點；擾流件在水流的推動作用下快速旋轉，使介質轉化為以旋轉流動為主的復雜流動，增強管內介質的湍動程度，強化傳熱效果；
20、本專利技術擾流組件，對于換熱器既提高了傳熱、傳質效率，同時讓換熱器具備更好的抗堵性能；對于管式反應器，可以實現流體的充分分散，提高流體物料停留時間的均勻性，降低副反應的發生。
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1.一種置于換熱器或管式反應器中用來強化傳熱傳質的擾流組件，包括中心軸(1)，所述中心軸(1)上裝配有多個擾動件；其特征在于：
2.根據權利要求1所述的擾流組件，其特征在于，所述葉片的輪廓由遠離所述軸套端的頂端邊緣的圓弧線和所述圓弧線兩端延伸出的左右對稱的凸起曲線及自所述凸起曲線的末端連接至所述軸套外回轉面上的圓弧線構成。
3.根據權利要求1所述的擾流組件，其特征在于，所有切割擾流槽(84)和所有切割擾流葉片(83)在端向上的投影構成了一個完整的圓形。
4.根據權利要求1所述的擾流組件，其特征在于，N＝2～4。
5.根據權利要求1所述的擾流組件，其特征在于，所有擾動件與所述中心軸之間為過渡配合，所述擾動件固定在所述中心軸(1)上，所述軸套(7)和所述中心軸(1)上安裝擾動件的位置上設有螺栓過孔，利用螺栓連接件將擾動件固定在所述中心軸上。
6.根據權利要求1所述的擾流組件，其特征在于，所述擾動件相對所述中心軸(1)轉動配合；所述的中心軸上，所述擾動件的軸向兩側均分別設有球形限位結構，所述擾動件與球形限位結構的軸向距離為15
7.根據權利要求6所述的擾流組件，其特征在于，所述球形限位結構包括球體(12)、螺栓(10)和兩個螺母，所述球體(12)設有與所述中心軸(1)配合的中心孔，所述球體(12)上設有與所述中心孔垂直相貫的用于穿過所述螺栓(10)的過孔，同時所述中心軸(1)上設有與螺栓過孔對正的徑向通孔；所述螺母的外形為圓柱體，所述圓柱體的軸向長度小于所述球體(12)在所述中心軸(1)上的投影長度；所述螺母的螺紋孔的兩端設有內凹的圓弧面，所述圓弧面與所述球體(12)的球面相吻合；所述球體(12)通過中心孔穿在所述中心軸(1)，所述螺栓(10)同時穿過所述球體的螺栓過孔和所述中心軸(1)的徑向通孔，其中一個螺母位于螺栓帽的一端，另一個螺母位于螺栓(10)的另一端；所述螺栓(10)和兩個螺母將所述球體(12)固定在所述中心軸(1)上。
8.根據權利要求1所述的擾流組件，其特征在于，所述支撐件(8)固定在所述中心軸(1)上，所述固定套(81)和所述中心軸(1)上設有同軸的徑向通孔，通過螺栓連接件將固定套(81)固定在所述中心軸(1)上；同時，配備有N個膨脹釘(9)，利用所述膨脹釘(9)將所述固定圈(82)固定在換熱管或管式反應器的內壁上。
9.根據權利要求1所述的擾流組件，其特征在于，所述擾動件和支撐件使用鑄造或沖壓工藝一體形成。
10.根據權利要求9所述的擾流組件，其特征在于，所述擾流件的材料選自于下述材料：合金鋼系列、鉻鑄鐵系列、復合或漸變材料系列、非金屬耐磨材料。
...【技術特征摘要】
1.一種置于換熱器或管式反應器中用來強化傳熱傳質的擾流組件，包括中心軸(1)，所述中心軸(1)上裝配有多個擾動件；其特征在于：
2.根據權利要求1所述的擾流組件，其特征在于，所述葉片的輪廓由遠離所述軸套端的頂端邊緣的圓弧線和所述圓弧線兩端延伸出的左右對稱的凸起曲線及自所述凸起曲線的末端連接至所述軸套外回轉面上的圓弧線構成。
3.根據權利要求1所述的擾流組件，其特征在于，所有切割擾流槽(84)和所有切割擾流葉片(83)在端向上的投影構成了一個完整的圓形。
4.根據權利要求1所述的擾流組件，其特征在于，n＝2～4。
5.根據權利要求1所述的擾流組件，其特征在于，所有擾動件與所述中心軸之間為過渡配合，所述擾動件固定在所述中心軸(1)上，所述軸套(7)和所述中心軸(1)上安裝擾動件的位置上設有螺栓過孔，利用螺栓連接件將擾動件固定在所述中心軸上。
6.根據權利要求1所述的擾流組件，其特征在于，所述擾動件相對所述中心軸(1)轉動配合；所述的中心軸上，所述擾動件的軸向兩側均分別設有球形限位結構，所述擾動件與球形限位結構的軸向距離為15～35mm。
7.根據權利要求6所述的擾流組件，其特征在于，所述球形限位結構包括球體(12)、螺栓(10)和兩個螺母，所述球體(12)設有與所述中心軸(1...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王亞琦，初海濱，張兵，張春璐，席雪峰，
申請(專利權)人：天津奧展興達化工技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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