列管式水冷设备自动防垢高效强化技术

电动式水冷机组冷凝器的管内冷却水流速较低，易结垢，运行效率普遍低下。现有的塑料光滑扭带由于自转清洗力矩弱，不能直接用于自动清洗。研制了一种高效强化传热，能够在0．5m／s以上的较低流速下自动清洗污垢的斜齿扭带，其原理是在光滑扭带的双面上等距离排列斜齿，被斜齿导向的传热流体对斜齿的反作用力形成一个新增的旋转力矩。与现有的光滑扭带相比，弧线形斜齿扭带自转清洗力矩增大了75％～101％，传热系数提高了71％。虽然阻力系数较高，但是设备的总阻力仍然在一般工程容许的范围内，对冷饮冷冻行业的节能增效具有较高的推广价值。     

高效传热斜齿扭带的自动清洗动力学设计理论

塑料斜齿扭带是自动清洗扭带技术研究30多年来取得的最重要进展,突破了低流速自动清洗难关,极大地拓宽了应用范围,突破传热强化弱的难关成为高效传热强化的一种新元件。本文专题研究了这一新技术的动力学设计理论及其工程应用问题。研究中将复杂的斜齿扭带动力矩近似分解为虚拟的光滑扭带动力矩及其螺旋线液流对斜齿的冲推力矩之和,建立了动力矩理论计算式。通过对该计算式的工程应用研究,得到了有关优化设计方面诸多的重要结论。在该式指导下设计的斜齿扭带优化试验结果表明,斜齿扭带的自转动力矩和传热系数均比光滑扭带成倍提高,设备总阻力也在工程许可范围内。     

斜齿扭带传热强化及其自动清洗

大多数传热设备的管内流速较低,传热系数低,又容易结垢,运行效率低下.塑料光滑扭带具有自动清洗和传热强化的双重功能,结构又很简单,但传热强化功能不强.本文研究的斜齿扭带及其自动清洗技术,能够在0.5m/s以上的较低流速下自动清洗管内的污垢,具有很高的推广价值.     

一种新型传热管自动清洗用强化斜齿扭带研究

光滑扭带具有自动清洗传热设备水垢的功能，但是在管内低流速下由于自转力矩太小而不能应用。为此研制一种能够显著增大自转力矩的强化型斜齿扭带。试验结果表明：在管内流速相同情况下，强化型斜齿扭带与结构参数相同的光滑扭带相比：自转力矩增大277％，传热系数提高22％，流体阻力保持在工程许可的范围内。因此，这种强化型斜齿扭带可以在低流速的列管式传热设备中广泛应用。     

外螺旋塑料管自动清洗及其传热强化技术的研究

研究的外螺旋塑料管由自动清洗与传热强化需要的塑料外螺旋和刚性固定塑料外螺旋的塑料管组成，塑料管内可以填装液体或其它滚动体，使整体密度与管程液体相同，保持悬浮同心旋转，且利用其运动惯性提高自动清洗功效。组装在传热管内后，管程液体被导流成快速的螺旋线液流，螺旋线液流给外螺旋塑料管的反作用力使其自转清洗，且使管内的对流传热得到有效强化。通过理论计算研究，得到了外螺旋塑料管动力矩计算式，按此得到结构设计的基本原则。试验结果表明：自转动力矩比扭带增大141％，能够在04m／s以上的流速下实现自动清洗防垢；传热系数比光滑扭带平均提高50％左右；设备的流体阻力不大，在工程容许范围内。     

换热管内置直齿扭带的阻力与传热特性研究

为了研究直齿扭带的阻力与传热特性,将12根不同结构参数的扭带分别置入换热管内进行了冷态与热态实验。实验结果表明,直齿扭带的宽度、扭距、齿间距是影响换热系数和阻力系数的主要因素,并由此建立了实验状况下包含各影响因子的阻力系数关联式和换热系数关联式。直齿扭带比光滑扭带的阻力系数增加了约8.3%~35.4%,而努塞尔系数提高13.1%~74.1%。     

水冷器管污垢自动清洗扭带及其旋流轴承强化

工业中使用的水冷器大多为列管式传热设备。实际运行的管内冷却水流速一般在0．5～0．8m／s范围，容易结水垢．效率低下。本文研究的旋流轴承强化的塑料扭带技术．可以在1．0m／s以下较低流速的管内实行自动清洗防垢，又强化冷却，并且流体阻力不大，结构简单，推广应用价值较高。     

低流速传热管内的自动清洗及其传热强化技术

数量最多的低流速列管式传热设备的污垢问题最严重。在本研究塑料螺旋自动清洗和传热强化技术中，吸取了钢丝螺旋具有自动清洗和传热强化双重功能、流体阻力小的优点，采用塑料解决钢丝螺旋难以解决的对管壁磨损问题，又在结构设计中将塑料螺旋固定在塑料内管上，同时解决塑料螺旋的刚性问题和减少流体面积增大管内实际流速的问题。     

自然循环自动清洗式高效节能蒸发器的核心理论研究

严重影响现有蒸发器效益的焦点是高能耗的强制循环泵和加热面盐垢的周期性停车清洗。自然循环自动清洗式蒸发器能够满意地解决这两个问题 ,为企业创造相当可观的效益。以动力温度概念和不平衡汽化过程机理为基础的自然循环推动力理论研究 ,不仅得到有很大意义的计算模型 ,并且给出了自然循环推动力有效强化的思路 :设计较大截面、足够深度、出口部呈渐扩形的沸腾室来提高汽化的平衡度、降低出口动能损失 ;必须采用安装有像螺旋齿带那样能够低流速下自转、高效强化传热、较低流体阻力的自动清洗元件的短管加热室 ,以便增大动力温度 ,又使自然循环总阻力较低。按此动力学理论设计的自然循环自动清洗式蒸发器顺利地获得中试成功。     

自动清洗式自然循环蒸发器的试验研究

自然循环自动清洗式蒸发器是解决蒸发器结垢问题的理想方案。其关键是能否在合理的加热温差下产生足够大的自然循环推动力 ,足以带动自动清洗螺旋扭带可靠地自转。为此建立了中试装置进行中试研究。常压蒸发条件下的中试结果表明 :传热温差只有 2 6℃时 ,自然循环推动力可以达到 110 0 0 Pa以上 ,可靠地带动扭带自转实行连续地自动清洗 ,传热系数达 10 %以上 ,能为企业创造相当高的效益 ,并且该技术与现有的蒸发生产的工艺和加热蒸汽压力条件完全相适应     

水冷器管内污垢自动清洗扭带及旋流轴承强化

冷饮与速冻工业的水冷器大多为列管式传热设备。实际运行的管内冷却水流速一般在0．5—1．0m／s范围，容易结水垢，效率低下。本文研究的旋流轴承强化的塑料扭带技术，可以在1．0m／s以下流速的管内实行自动清洗防垢，又冷却强化，并且流体阻力不大，结构简单，推广应用价值较高。     

水冷管内水动力螺旋自动清洗防垢及其冷却强化

传热管内自转钢丝螺旋线技术具有污垢自动清洗能力强、传热强化效果好、结构简单、成本最低廉等诸多优势,但是存在传热管壁间的磨损和与自转动力矩较弱的问题,无法工业应用。为此,文章提出了以大截面塑料螺旋线取代钢丝螺旋线解决传热管壁的磨损问题,以预旋结构的管口轴承座-冲推动力轮来强化自转塑料螺旋线的清洗动力矩。测试结果表明,传热管内污垢自动清洗的效果好;能够在较低的流速下工业应用;传热强化幅度达到52.6%,比钢丝螺旋线高60%;并且设备阻力不大。     

水冷器流态化自动清洗防垢与节水节能技术研究

轻工部门冷冻系统中使用的立式水冷器较多,其流速很低,水垢比较严重,效率较差。为解决这一问题,研究了高可靠性内循环流态化水冷器结构,底室采用泡罩板加大孔均布板取代筛孔容易堵塞的筛板,水冷管出口安装挡粒调匀罩。通过优化试验,结果表明:采用直径120 mm的泡罩、流态化粒子层厚度150 mm以上、孔径8 mm的均布板、高度30 mm的挡粒调匀罩,能够有效地防止出口室跑失流态化清洗粒子,各水冷管内的流速分布的均匀性较好,可以满足稳定运行的可靠性要求。在一般水冷器流速范围内,冷却强化幅度60%以上,在线自动清洗效果好,节水节能的综合效益较高。     

HEAT TRANSFER TO WATER AND SOME HIGHLY VISCOUS FOOD SYSTEMS IN A WATER-COOLED SCRAPED SURFACE HEAT EXCHANGER

Heat transfer in a water-cooled scraped surface heat exchanger has been investigated. The overall heat transfer coefficient in the heat exchanger is composed of three elements: heat transfer coefficient in the coolant jacket, resistance to heat flow in the separation wall and heat transfer coefficient inside the scraped cylinder. A method for assessing the heat transfer coefficient at the coolant side was developed. In contrast with studies published elsewhere, heat transfer was investigated with food systems which are non-newtonian and possess a complicated and unknown flowing behavior at higher shear rates. For water and three starch-based food products (starch content 12–18%) the heat transfer coefficients inside the scraped cylinder were measured for shaft speeds ranging from 1.67 to 10 revolutions/s. The experimental results were compared with heat transfer coefficients calculated with a model based on the penetration theory. For the starch-based products, in general, no consistent interactions between mass flow rates and internal heat transfer coefficients were observed. In the shaft speed range studied heat transfer coefficients at scraped surface varied from 3200 to 7800 W/m² K for water, from 500 to 3150 W/m² K for velouté sauce, from 670 to 1330 W/m² K for roux and from 780 to 1900 W/m² K for ragout.     

空气冷却器开缝翅片传热与流动特性的数值模拟研究

文章采用CFD软件FLUENT对空压机中间冷却器用开缝翅片和平直翅片的流动和传热进行了三维数值模拟。通过建立管翅结构的局部模型,利用标准κ-ε湍流方程,研究了温度、速度等在翅片附近的分布,并对比了平直翅片和开缝翅片的模拟结果。结果显示:开缝翅片对空气流动有较大扰动作用,在开缝结构附近出现了大量涡流,强化了空气和冷却水之间的传热过程。在同样条件下,开缝翅片空气侧换热系数比平直翅片大8%,而开缝翅片的压力降比平直翅片也相应增大。