CN1050929A - 闭管式流态化清洗及强化传热装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种闭管式流态化清洗及强化传热装 置，可广泛地应用于各工业部门的立式传热(冷却)设 备，如与冰机配套的立式氨冷凝器。发明是分别在传 热管进出口端装有滤罩，将填充的固体粒子封闭。本 发明具有自动调匀流化功能，结构简单，操作简便可 靠，无回流，传热效果好，流体阻力小，对新制设备和 现有设备可通用。

Description

本发明的闭管式流态化清洗及强化传热装置，广泛应用于炼油、化工、石油化工、食品、轻工、纺织、制药等工业部门的立式传热（冷却）设备。例如，与冰机配套的立式氨冷凝器等。其专利分类号为F28D13/00、F28G13/00。

传热设备实现管内流态化，操作运行时最大的困难在于：各传热管内阻力不一，启动时，管内流化先后不同，产生不均匀偏流。阻力较小的管内先流化，流速过大，固体粒子被带出，而进入阻力较大尚未流化的管内，使阻力变得更大成为堵管，因而难以实现均匀流态化运行。

本发明旨在研制一种结构简单，不仅能自动调匀流态化，而且又无回流的闭管式流态化清洗及强化传热装置。

本发明是通过在每根传热管上装有上、下两个滤罩将填入管内的固体粒子封闭来实现的。图1是闭管式流态化清洗及强化传热装置示意图。装置由底部入口室〔4〕、外壳〔7〕、出口室〔10〕及安装在管板〔13〕上的传热管〔6〕组成，每根传热管内填入的固体粒子〔8〕被装在管两端的上端滤罩〔9〕和下端滤罩〔5〕所封闭，流体由入口室〔4〕、经下端滤罩〔5〕流入传热管〔6〕内，使固体粒子〔8〕呈流态化，然后穿过上端滤罩〔9〕流到出口室〔10〕。设备运行时，由于加有上端滤罩〔9〕，能使各传热管自动调节至均匀流态化。由于固体粒子〔8〕不仅能使流体高度湍流，而且它对管内壁有撞击与擦洗作用，即强化了边界层的传热过程，又达到了自动除垢的目的。

本发明的优点在于：结构简单、操作简便可靠、能自动调匀流态化、无回流、传热温差大、流体阻力小、新设备制造与现有设备改造通用、且费用低、流量可调、下端对片状杂物的防堵性能好、截面流速分布趋匀、传热效果好、能自动清洗传热管内壁污垢。

本发明的具体实施可采用下面的方案。

设备出口室〔10〕无严格要求，可以是敞式或闭式的，入口室〔4〕以锥形为佳，若管程流体悬浮杂物较多，可采用下斜进口管线〔3〕（φ＜90°），借助惯性分离作用沉入下斜或垂直的排污管〔2〕，定期地由排污阀〔1〕排放。

图2是上端滤罩的结构示意图，罩体上端开有滤孔〔17〕，下端开口，有小翅圈〔14〕和齿圈〔15〕。上端滤罩〔9〕***或套入传热管〔6〕时，小翅圈〔14〕被挤压变形，安装方便又能防止松退，齿圈〔15〕的作用是安装定位，便于拆装。流体的直管段〔16〕外径最好与传热管〔6〕一致，直管段〔16〕的长度取决于管程流量的变化范围，使其能为管内填充比相应变化引起的固体粒子量变化提供缓冲所必需的空间。滤孔〔17〕的总面积可显著大于传热管〔6〕的横截面积，以便减低出口流阻，短边尺寸应小于固体粒子〔8〕的粒度，起良好的滤罩封闭作用。

图3是下端滤罩〔5〕的结构示意图。罩体有小翅圈〔18〕、齿圈〔19〕滤孔〔20〕总面积稍大于传热管〔6〕的横截面积、线度小于固体粒子〔8〕的粒度，下端滤罩〔5〕做成底面较小的锥形结构有利于流化启动。

上端滤罩〔9〕和下端滤罩〔5〕的选材，主要根据化学物理相容性要求和使用温度以及耐磨性来选择，但可优先考虑如热塑性塑料这样有一定透明度的材料，便于直接观察，运行时的流态化状况，可通过安装流量计或压差计〔12〕监测，可通过视镜〔11〕直接观察。

固体粒子〔8〕的材质满足管程工艺流体的化学物理相容性要求，可采用岩砂、矿砂、塑料球、瓷球、金属颗粒，玻璃球等、容许时，可优先采用砂石颗粒，其粒度主要由粒子与流体的比重差、流体最大流速与粘度决定，填充比则主要由最低流速决定，一般在2-10%。各管填充量稍有不同，无填充时阻力较小的中心区管可稍多填充些，有利于截面流速的均匀化。

若设备只需要周期性流态化，可采用分室结构。图4是周期性流态化装置结构示意图，设备底部入口室由隔板〔22〕分成上、下两个室，隔板密封垫圈由螺钉固定，隔板〔22〕上有与传热管对应的管孔。不需要流化时，关闭下入口阀[3]，打开上入口阀〔27〕，管程流体经阀〔27〕、均布圈〔26〕、分布孔〔23〕、上入口室〔24〕、侧孔〔25〕直接流入传热管〔6〕。流化时，则关闭上入口阀〔27〕，让流化流体经阀〔3〕、下入口室[21]、下端滤罩[5]端部的滤孔流入，进行流化。为使清洗快速高效，可在下入口室[21]内设置布气管[28]，引入少量气体而产生剧烈的流态化。

图5是周期性流态化装置的下端滤罩结构示意图。在翅圈[18]、齿圈[19]与底部滤孔之间增加一直管段[29]，直管段靠齿圈[19]端设有侧孔[25]，罩体***在隔板[22]上的管孔中，由密封翅圈[30]密封，直管段[29]的长度，应使其容积可容下填充的固体粒子，隔板[22]两边，都有了滤孔。

Claims (6)

1、一种闭管式流态化清洗与传热强化装置，由入口室[4]、出口室[10]、外壳[7]、及装在管板[13]上的传热管[6]构成，其特征在于传热管[6]两端分别装有上端滤罩[9]和下端滤罩[5]。

2、根据权利要求1的装置、其特征在于周期性流态化运行时，入口室[4]由隔板[22]分成上入口室[24]和下入口室[21]，隔板[22]上有与传热管[6]对应的管孔，下端滤罩[5]***在隔板[22]上的管孔中，隔板[22]两边，罩体都设有滤孔。

3、根据权利要求1，2的装置，其特征在于上端滤罩[9]和下端滤罩[5]上均设有滤孔，滤孔的总面积大于传热管[6]的流通截面积，滤孔短边尺寸小于固体粒子[8]的粒度。

4、根据权利要求1，2，3的装置，其特征在于上端滤罩[9]和下端滤罩[5]有小翅圈和齿圈、与传热管[6]***或套入装配固定。

5、根据权利要求1、2、3、4的装置，其特征在于上端滤罩[9]有一直管段。

6、根据权利要求1，2，3，4的装置，其特征在于固体粒子[8]可采用岩砂、矿砂、塑料球、瓷球、金属颗粒、玻璃球等。

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