本發(fā)明涉及換熱裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種板式換熱器用超聲波除垢換能器及其除垢方法。

背景技術(shù)：

板式換熱器，廣泛應(yīng)用于冶金、建筑、化工、食品、醫(yī)藥、航空和動(dòng)力等工業(yè)領(lǐng)域。板式換熱器由特殊壓制的不銹鋼板片疊裝在一起構(gòu)成，具有較小的板間距，當(dāng)不同溫度流體在板間流動(dòng)時(shí)可發(fā)生強(qiáng)烈紊流，加強(qiáng)了換熱過程。具有傳熱系數(shù)高、對數(shù)平均溫差大、末端溫差小、占地面積少、熱損失小、組裝靈活、重量輕、維修保養(yǎng)方便等優(yōu)點(diǎn)。

但是在實(shí)際應(yīng)用中，換熱器表面積聚的污垢嚴(yán)重影響其使用性能，0.25mm厚的水垢就可以使換熱設(shè)備的換熱系數(shù)下降31.2％，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)中，污垢的存在使得流道截面積減小，流動(dòng)阻力增加，進(jìn)而使得水泵和風(fēng)機(jī)的功耗增加；當(dāng)換熱表面積聚的污垢過多時(shí)，嚴(yán)重影響換熱，會(huì)使得換熱設(shè)備局部溫度過高，影響材料的機(jī)械性能與使用壽命；大多數(shù)工業(yè)污垢都有腐蝕性，會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器表面局部腐蝕乃至穿孔，嚴(yán)重影響設(shè)備的安全運(yùn)行；要清除污垢必須定期對設(shè)備進(jìn)行清洗與維護(hù)，從而增加了人工清洗與運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，污染環(huán)境。

針對板式換熱器的除垢，目前主要采用兩種方式：化學(xué)除垢和物理除垢?；瘜W(xué)除垢即采用含有一定化學(xué)成分的液體對換熱板進(jìn)行清洗，通過一定的化學(xué)反應(yīng)將換熱板上的污垢，如重金屬離子沉淀物和碳酸沉淀物，溶解于清洗液中，從而達(dá)到除垢的目的。物理除垢即用一定的方法使污垢抖動(dòng)掉或者擊碎污垢，從而使污垢從換熱板的板片上脫落，這樣脫落后的沉淀物就會(huì)隨著換熱介質(zhì)流走達(dá)到除垢的效果。

雖然化學(xué)方法能夠起到很好的除垢效果，但考慮到換熱器板片的材料為不銹鋼或其他金屬類，無論如何化學(xué)反應(yīng)都會(huì)對板片產(chǎn)生一定的腐蝕效果，長時(shí)間下去，隨著除垢的頻繁，腐蝕的效果甚至超過原有的污垢產(chǎn)生的腐蝕；另外，每次的化學(xué)除垢都需要對換熱器進(jìn)行拆裝，從而大大增加了人力、物力成本。物理除垢目前主要采用超聲波除垢的方式，將超聲波換能器安裝于板式換熱器上，通過機(jī)械振動(dòng)清除污垢。雖然這種方法不需要對板式換熱裝置進(jìn)行拆裝，并且不會(huì)對板片產(chǎn)生腐蝕作用，但在換能器安裝時(shí)需要將其焊接于換熱板或者進(jìn)、出水主管道上。當(dāng)將其焊接于換熱板片上時(shí)會(huì)對板片產(chǎn)生機(jī)械損傷，影響使用壽命；當(dāng)將其焊接于管道上時(shí)，由于板間密封材料的隔振使其除垢效果大大降低。另外，目前的除垢換能器普遍采用壓電陶瓷振動(dòng)源，并采用連續(xù)激勵(lì)的方式，由于其機(jī)械壽命的限制，使其不適合長期工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于提供一種板式換熱器用超聲波除垢換能器及其除垢方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種板式換熱器用超聲波除垢換能器，包括：輻射面，所述輻射面為扁平的喇叭狀結(jié)構(gòu)，所述輻射面的底部安裝有若干磁致伸縮棒，磁致伸縮棒的另一端安裝有后蓋板，輻射面的底部與后蓋板通過緊固裝置將磁致伸縮棒夾緊，所述磁致伸縮棒上纏繞有線圈。

所述輻射面包括平板輻射面以及對稱設(shè)置于平板輻射面兩側(cè)的弧形輻射面，所述對稱設(shè)置的弧形輻射面成喇叭狀結(jié)構(gòu)。

所述輻射面的厚度小于換熱片的板間距寬度。

所述輻射面喇叭狀結(jié)構(gòu)的開口直徑小于換熱片的寬度。

所述線圈為激勵(lì)線圈，每個(gè)磁致伸縮棒上的線圈匝數(shù)相同，纏繞方向一致。

所述緊固裝置為螺栓。

所述磁致伸縮棒的個(gè)數(shù)為4。

一種板式換熱器用超聲波除垢換能器的除垢方法，包括：

1)、將輻射面浸入換熱器的板間的水中，并將線圈接于超音頻交流電源；

2)、通過線圈產(chǎn)生交變的磁場，所述磁場驅(qū)動(dòng)磁致伸縮棒產(chǎn)生縱向振動(dòng)，振動(dòng)經(jīng)輻射面放大后作用到水中，清除換熱器板片上污垢。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明提供了一種板式換熱器用超聲波除垢換能器,通過采用磁致伸縮材料作為振動(dòng)源，其機(jī)械壽命長，可長時(shí)間連續(xù)工作；本發(fā)明的除垢換能器，其輻射面采用扁平狀喇叭口形，激勵(lì)源采用了并聯(lián)激勵(lì)的方式，因此具有很高的除垢效率和可靠性；另外，本發(fā)明的換能器無需將其焊接于板式換熱器上，采用浸入方式工作，因此不會(huì)對換熱器產(chǎn)生任何機(jī)械損壞。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供了一種板式換熱器用超聲波除垢換能器除垢方法，通過線圈接于超音頻交流電源上，在線圈中產(chǎn)生交變的磁場，此磁場驅(qū)動(dòng)磁致伸縮棒產(chǎn)生縱向振動(dòng)，振動(dòng)經(jīng)輻射面放大后作用到水中；一方面振動(dòng)使水產(chǎn)生空化，當(dāng)空化氣泡爆破時(shí)將擊碎換熱器板片上的污垢，另一方面水的高頻率振動(dòng)將耦合到換熱器板片上激起板片的振動(dòng)，從而通過剪切作用使污垢從板片上脫離，達(dá)到清除板片上污垢的目的，本發(fā)明工作時(shí)直接將換能器放入板式換熱器板片間的水中即可，無需進(jìn)行焊接，因此不會(huì)對板式換熱器造成機(jī)械損傷。

附圖說明

圖1是本發(fā)明板式換熱器用超聲波除垢換能器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明板式換熱器用超聲波除垢換能器俯視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)描述。

如圖1、2所示，本發(fā)明提供了一種板式換熱器用超聲波除垢換能器，包括：輻射面1，所述輻射面1為扁平的喇叭狀結(jié)構(gòu)，所述輻射面1的底部安裝有若干磁致伸縮棒2，磁致伸縮棒2的另一端安裝有后蓋板4，輻射面1的底部與后蓋板4通過緊固裝置將磁致伸縮棒2夾緊，所述磁致伸縮棒2上纏繞有線圈3。所述輻射面1包括平板輻射面11以及對稱設(shè)置于平板輻射面11兩側(cè)的弧形輻射面12，所述對稱設(shè)置的弧形輻射面12成喇叭狀結(jié)構(gòu)，兩側(cè)弧形輻射面的主要作用是匯聚輻射能量，增強(qiáng)輻射能量的指向性。

本發(fā)明中的線圈3為激勵(lì)線圈，每個(gè)磁致伸縮棒2上的線圈匝數(shù)相同，纏繞方向一致，從而達(dá)到同步驅(qū)動(dòng)的目的。

進(jìn)一步地，本發(fā)明中所述緊固裝置為螺栓5，后蓋板4為矩形鋼板，通過螺栓5與輻射面1相固結(jié)。磁致伸縮棒2作為振動(dòng)源，兩端分別與輻射面1和后蓋板4相連接，在外加交變磁場的作用下產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，示例性的，本發(fā)明采用四組同尺寸的磁致伸縮棒平行安裝、并行激勵(lì)的方式以增加能量輻射密度。

本發(fā)明中，所述輻射面1的厚度小于換熱片的板間距寬度，所述輻射面1喇叭狀結(jié)構(gòu)的開口直徑小于換熱片的寬度。因此采用浸入式工作方式，工作時(shí)直接將此換能器放入板式換熱器板片間的水中即可，無需進(jìn)行焊接，因此不會(huì)對板式換熱器造成機(jī)械損傷。

本發(fā)明還提供了一種板式換熱器用超聲波除垢換能器的除垢方法，包括：

1)、將輻射面1浸入換熱器的板間的水中，并將線圈3接于超音頻交流電源；

2)、通過線圈3產(chǎn)生交變的磁場，所述磁場驅(qū)動(dòng)磁致伸縮棒產(chǎn)生縱向振動(dòng)，振動(dòng)經(jīng)輻射面放大后作用到水中，清除換熱器板片上污垢。

本除垢換能器的工作原理為：將線圈3接于超音頻交流電源上，在線圈3中產(chǎn)生交變的磁場，此磁場驅(qū)動(dòng)磁致伸縮棒產(chǎn)生縱向振動(dòng)，振動(dòng)經(jīng)輻射面放大后作用到水中。一方面振動(dòng)使水產(chǎn)生空化，當(dāng)空化氣泡爆破時(shí)將擊碎換熱器板片上的污垢，另一方面水的高頻率振動(dòng)將耦合到換熱器板片上激起板片的振動(dòng)，從而通過剪切作用使污垢從板片上脫離，達(dá)到清除板片上污垢的目的。

本發(fā)明除垢換能器為扁平狀結(jié)構(gòu)，其寬度小于板式換熱器的板間距，因此采用浸入式工作方式，工作時(shí)直接將此換能器放入板式換熱器板片間的水中即可，無需進(jìn)行焊接，因此不會(huì)對板式換熱器造成機(jī)械損傷，此外，由于本除垢換能器輻射面為扁平狀喇叭口形，喇叭口的長度為換熱器板片的有效工作寬度，因此其能量輻射面完全覆蓋換熱器板片，可達(dá)到高效除垢的效果。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。