專利名稱：內(nèi)冷管裝置及采用該裝置的單螺帶攪拌器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及攪拌器，具體涉及一種用于聚丙烯反應(yīng)釜攪拌器的內(nèi)冷管裝置及采用該裝置的單螺帶攪拌器。
背景技術(shù)：
攪拌器的工作原理及設(shè)計涉及流體力學(xué)，化學(xué)反應(yīng)(放熱)，傳熱，固體(粉體)混合及部分固液混合等過程。而聚丙烯反應(yīng)釜攪拌器與許多其它攪拌器不同之處是通過攪拌器的運行使得攪拌介質(zhì)在液相、液固相共存及固相(粉體)三種相態(tài)下都能獲得適宜的流動場和能量，從而實現(xiàn)接近“均質(zhì)”、“均溫”。還有由于是放熱反應(yīng)，所以反應(yīng)運行過程中，必須設(shè)計出有效并且節(jié)能的內(nèi)冷管換熱系統(tǒng)，使反應(yīng)平衡得以最大可能地向正方向進(jìn)行，以提高產(chǎn)品收率。攪拌器的構(gòu)型及幾個重要尺寸參數(shù)通常情況下攪拌器的構(gòu)型由被攪拌介質(zhì)的物性及流動場決定。C3H6被液化狀態(tài)下表觀黏度較高，據(jù)資料推導(dǎo)大約在μ =50I^*S 80Pa · S之間，其液相狀態(tài)下的攪拌被稱之為中高黏度流體攪拌，常在層流域操作。此時選用螺帶式攪拌較好。又當(dāng)PP形成后，考慮到固相(粉體)的循環(huán)翻動相適應(yīng)，選用螺旋升角較小的螺帶式攪拌器是適宜的。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種內(nèi)冷管裝置及采用該裝置的單螺帶攪拌器。提供一種內(nèi)冷管裝置，包括6組彼此相連接的U型換熱管，其中3組是長U型管，另3組是US型復(fù)合管和UC型復(fù)合管；所述長U型管包括套裝在進(jìn)水鋼管中的進(jìn)水端組件，套裝在出水鋼管中的出水端組件，進(jìn)水鋼管和出水鋼管的一端通過一 U形彎頭相連接，進(jìn)水鋼管和出水鋼管的另一端接有連接彎管；所述復(fù)合型US型復(fù)合管包括一套裝在進(jìn)水鋼管中的進(jìn)水端組件，一套裝在出水鋼管中的出水端組件，進(jìn)水鋼管和出水鋼管的一端通過一 U形彎頭相連接，所述進(jìn)水組件的另一端接有進(jìn)水連接彎管，所述出水組件的另一端通過一彎頭、一直管、一 U形彎頭和一連接彎頭相連接；所述UC型管包括一裝在進(jìn)水鋼管中的短進(jìn)水組件，一裝在出水鋼管中的長出水組件，兩個鋼管的一端通過一 U形彎頭相連接，所述進(jìn)水鋼管的另一端連接有進(jìn)水彎頭，所述出水鋼管的另一端通過一彎頭連接有一出水連接彎管。提供一種采用上述內(nèi)冷管裝置的單螺帶攪拌器，攪拌器中裝有6組彼此相連接的U型換熱管，其中3組是長U型管，另3組是US型復(fù)合管和UC型復(fù)合管，所述長U型管包括套裝在進(jìn)水鋼管中的進(jìn)水端組件，套裝在出水鋼管中的出水端組件，進(jìn)水鋼管和出水鋼管的一端通過一 U形彎頭相連接，進(jìn)水鋼管和出水鋼管的另一端接有連接彎管；[0010]所述復(fù)合型US型復(fù)合管包括一套裝在進(jìn)水鋼管中的進(jìn)水端組件，一套裝在出水鋼管中的出水端組件，進(jìn)水鋼管和出水鋼管的一端通過一 U形彎頭相連接，所述進(jìn)水組件的另一端接有進(jìn)水連接彎管，所述出水組件的另一端通過一彎頭、一直管、一 U形彎頭和一連接彎頭相連接，所述UC型管包括一短進(jìn)水組件，一長出水組件，兩個組件的一端通過一 U 形彎頭相連接，所述短進(jìn)水組件的另一端連接有進(jìn)水彎頭，所述長出水組件的另一端通過一彎頭連接有一出水連接彎管；本實用新型具有如下優(yōu)點內(nèi)冷管裝置用φ 133 X 40Crl8Ni9不銹鋼無縫管，在釜內(nèi)承受最大工作壓力3. 6Mpa 的外壓(其管內(nèi)承受< 0. 4Mpa的水壓)。設(shè)置的Φ133/Φ89管組及其間隙內(nèi)的螺旋導(dǎo)流板使冷卻循環(huán)水的運行處于以下兩種運動狀態(tài)。其一，是螺旋蛇行狀態(tài)，在螺旋蛇行中，壓力能的一部分轉(zhuǎn)換為離心運動的動能， 在離心力的驅(qū)使下，水緊貼Φ133管的內(nèi)壁作螺旋蛇行，絕大部份流量的水可以直接與管外物料近壁傳熱，從而提高了傳熱系數(shù)。其二，冷卻水進(jìn)入U型Φ133/Φ 89管組后，由于流通面積增大，及Φ 89管堵的阻擋，使原層流狀態(tài)被打破轉(zhuǎn)而成為湍流或過渡流。1、原6組指形管換熱改為6組U型管換熱(3組長U型管，3組短S/C型管)，舊式釜的內(nèi)冷管為Φ108內(nèi)插式指形管，換熱方式為全層流式，換熱膜系數(shù)小，實際能利用的水的體積流量小，對反應(yīng)釜的取熱能力差。改為6組U型管內(nèi)冷管后，管外徑增大至Φ 133，換熱管長度也增長，所以換熱面積增加很多，經(jīng)測算換熱面積增加50%，原、=5m2jA2 = 7. 5m2。實踐證明，聚合釜內(nèi)采用6組長內(nèi)冷管的。為兼顧足夠的換熱面積，同時又不影響攪拌效能的發(fā)揮，采用3組長U型+3組短S/C型管間隔設(shè)置的方案。(片面追求加大換熱面積，于攪拌無益。)2、層流換熱改為湍流換熱新的U型管采用Φ 133X6不銹鋼管，內(nèi)插Φ 89X4碳鋼管，兩管間的夾層內(nèi)設(shè)置間距為90mm的螺旋導(dǎo)流板。由于螺旋導(dǎo)流板的作用，使得冷卻水的壓力能的一部分轉(zhuǎn)化為離心運動的動能，在慣性離心力的驅(qū)動下，水緊貼Φ 133不銹管的內(nèi)壁作加速螺旋蛇行，使得絕大部分流量的水可以直接與管外物料作近壁湍流傳熱，從而大幅度提高總傳熱系數(shù)。 湍流是一種不規(guī)則的隨機流動運動狀態(tài)，流體中的各種物理參數(shù)均隨時間與空間座標(biāo)紊亂變化，導(dǎo)致在全部湍流物中產(chǎn)生全域的剪切流；而剪切流必然伴隨著產(chǎn)生漩渦，正是漩渦產(chǎn)生了快速紊亂的對流運動，加速了冷卻水內(nèi)部宏觀到微觀的對流與擴散，大大提高了水的混合速率，從而整體上提高了換熱系數(shù)。3、主要換熱管由碳鋼改為不銹鋼改為拋光加工的不銹鋼內(nèi)冷管后，內(nèi)壁生銹結(jié)垢，外壁粘料掛壁的情況大為改善， 從而在較長的時段內(nèi)，比如3年內(nèi)始終可以保持較高的取熱能力；同時減小攪拌設(shè)備中通常所指的“反應(yīng)器內(nèi)件表面摩耗系數(shù)”，更加有利于提高釜的循環(huán)翻動效率和反應(yīng)速率。4、氣相空間內(nèi)增加一部分換熱如前述，6組指形管改為6組U型管，其中3組長U型管，3組短S/C型管。而在3
4組短S/C型管的出水口以上部分，各增加一個U型Φ 133回彎，使得釜內(nèi)氣相空間內(nèi)得到部分取熱。氣相空間內(nèi)增添了取熱以后，可以改善整個釜內(nèi)上下溫度的動態(tài)差，并使得壓力曲線更加易于趨向一致，更加平直，即改善了釜的可操作性，從而間接提高釜的收率效能。5、減少釜的內(nèi)冷管與釜壁連接固定的管座舊式釜內(nèi)冷管與釜壁連接固定的管座，數(shù)量過多且外形過大，也在部分程度上阻礙了攪拌效能，使得整臺釜的循環(huán)翻動系數(shù)降低。根據(jù)力學(xué)性能計算，舊式釜的內(nèi)冷管支座可以減少1半以上。還可減少一部分管座；具體的減少數(shù)量及新安排的管座布置，可以根據(jù)3個長U型管及3個短S/C型管的具體布置來確定。

圖1是本實用新型U型換熱管主視圖；圖2是圖1的側(cè)視圖；圖3是本實用新型US型換熱管主視圖；圖4是圖3的側(cè)視圖；圖5是本實用新型UC型換熱管主視圖；圖6是圖5的側(cè)視圖。
具體實施方式
參照圖1、圖2所示，提供一種長U型換熱管，設(shè)有套裝在進(jìn)水鋼管5中的進(jìn)水端組件2，套裝在出水鋼管4中的出水端組件3，進(jìn)水鋼管5和出水鋼管4的一端通過一 U形彎頭1相連接，進(jìn)水鋼管和出水鋼管的另一端通過封頭6接有連接彎管7、8 ；參照3、圖4所示，設(shè)計一種復(fù)合型US型復(fù)合管，包括一套裝在進(jìn)水鋼管5中的進(jìn)水端組件2，一套裝在出水鋼管4中的出水端組件3，進(jìn)水鋼管5和出水鋼管5的一端通過一 U形彎頭1相連接，所述進(jìn)水組件2的另一端通過封頭6接有進(jìn)水連接彎管7，所述出水組件3的另一端通過一彎頭8、一直管9、一 U形彎頭10和一連接彎頭11相連接；參照5、圖6所示，UC型管包括一安裝在進(jìn)水鋼管5短進(jìn)水組件2，一安裝在出水鋼管4長出水組件3，兩個鋼管4、5的一端通過一 U形彎頭1相連接，所述進(jìn)水鋼管5的另一端通過封頭6連接有進(jìn)水彎頭7，所述出水鋼管4的另一端通過一彎頭連接有一出水連接彎管8。提供一種采用上述內(nèi)冷管裝置的單螺帶攪拌器，攪拌器中裝有6組彼此相連接的 U型換熱管，其中3組是長U型換熱管，另3組是US型復(fù)合換熱管和UC型復(fù)合換熱管，所述長U型換熱管包括套裝在進(jìn)水鋼管中的進(jìn)水端組件，套裝在出水鋼管中的出水端組件，進(jìn)水鋼管和出水鋼管的一端通過一 U形彎頭相連接，進(jìn)水鋼管和出水鋼管的另一端接有連接彎管。所述復(fù)合型US型復(fù)合管包括一套裝在進(jìn)水鋼管中的進(jìn)水端組件，一套裝在出水鋼管中的出水端組件，進(jìn)水鋼管和出水鋼管的一端通過一 U形彎頭相連接，所述進(jìn)水組件的另一端接有進(jìn)水連接彎管，所述出水組件的另一端通過一彎頭、一直管、一 U形彎頭和一連接彎頭相連接，所述UC型管包括一短進(jìn)水組件，一長出水組件，兩個組件的一端通過一 U形彎頭相連接，所述短進(jìn)水組件的另一端連接有進(jìn)水彎頭，所述長出水組件的另一端通過一彎頭連接有一出水連接彎管。
權(quán)利要求1.一種內(nèi)冷管裝置，其特征在于，包括6組彼此相連接的U型換熱管，其中3組是長U型管，另3組是US型復(fù)合管和UC型復(fù)合管；所述長U型管包括套裝在進(jìn)水鋼管中的進(jìn)水端組件，套裝在出水鋼管中的出水端組件，進(jìn)水鋼管和出水鋼管的一端通過一 U形彎頭相連接，進(jìn)水鋼管和出水鋼管的另一端接有連接彎管；所述復(fù)合型US型復(fù)合管包括一套裝在進(jìn)水鋼管中的進(jìn)水端組件，一套裝在出水鋼管中的出水端組件，進(jìn)水鋼管和出水鋼管的一端通過一 U形彎頭相連接，所述進(jìn)水組件的另一端接有進(jìn)水連接彎管，所述出水組件的另一端通過一彎頭、一直管、一 U形彎頭和一連接彎頭相連接；所述UC型管包括一裝在進(jìn)水鋼管中的短進(jìn)水組件，一裝在出水鋼管中的長出水組件，兩個鋼管的一端通過一 U形彎頭相連接，所述進(jìn)水鋼管的另一端連接有進(jìn)水彎頭，所述出水鋼管的另一端通過一彎頭連接有一出水連接彎管。
2.一種采用如權(quán)利要求1所述內(nèi)冷管裝置的單螺帶攪拌器，其特征在于，攪拌器中裝有6組彼此相連接的U型換熱管，其中3組是長U型管，另3組是US型復(fù)合管和UC型復(fù)合管，所述長U型管包括套裝在進(jìn)水鋼管中的進(jìn)水端組件，套裝在出水鋼管中的出水端組件，進(jìn)水鋼管和出水鋼管的一端通過一 U形彎頭相連接，進(jìn)水鋼管和出水鋼管的另一端接有連接彎管；所述復(fù)合型US型復(fù)合管包括一套裝在進(jìn)水鋼管中的進(jìn)水端組件，一套裝在出水鋼管中的出水端組件，進(jìn)水鋼管和出水鋼管的一端通過一 U形彎頭相連接，所述進(jìn)水組件的另一端接有進(jìn)水連接彎管，所述出水組件的另一端通過一彎頭、一直管、一 U形彎頭和一連接彎頭相連接，所述UC型管包括一短進(jìn)水組件，一長出水組件，兩個組件的一端通過一 U形彎頭相連接，所述短進(jìn)水組件的另一端連接有進(jìn)水彎頭，所述長出水組件的另一端通過一彎頭連接有一出水連接彎管。
專利摘要本實用新型公開了一種內(nèi)冷管裝置及單螺帶攪拌器，包括6組彼此相連接的U型換熱管，其中3組是長U型管，另3組是US型復(fù)合管和UC型復(fù)合管；在聚合釜內(nèi)采用6組內(nèi)冷管裝置，為兼顧足夠的換熱面積，同時又不影響攪拌效能的發(fā)揮，采用3組長U型+3組短S/C型管間隔設(shè)置；加速了冷卻水內(nèi)部宏觀到微觀的對流與擴散，大大提高了水的混合速率，從而整體上提高了換熱系數(shù)。
文檔編號F28F1/00GK202171411SQ20102061982
公開日2012年3月21日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者李建玉 申請人:李建玉