许多强化传热结构在换热设备运行前期传热强化效果显著，但随运行时间不断增加，结垢导致强化传热效果明显下降。本文在综合分析国内外各种强化传热方法与防垢技术的优缺点后，发明了一项新型在线防垢及强化传热技术。该技术的核心为换热管内插件——微型液轮机，一种没有传动装置、不需施加动力的自旋结构。即使管内流体流速很低，液轮机也会自行旋转，从而扰乱流体滞流边界层，达到在线、连续、自动防垢及强化传热的目的。 本文主要工作和成果如下： 1.进行了换热管内自旋液轮机的开发与转动性能理论分析，导出液轮机转速的理论估算式，式中的系数Cf应由试验确定。理论及试验均说明：液轮机转速与流体流速成正比，影响液轮机转速的主要因素是叶片螺距。 2.进行了换热管内液轮机转动性能的试验研究，16个不同尺寸液轮机的水力学试验证明液轮机有很好的转动特性，转速高，流体阻力损失小，操作弹性大。 3.实验测定了内装液轮机换热管与无垢光管的管内努塞尔数，结果表明液轮机可显著强化管内换热，管内流动阻力损失增加不大。根据不同结构尺寸液轮机的传热试验数据，用Wilson法分析得到内装液轮机换热管的管内传热膜系数关联式，为含液轮机换热器的传热面设计提供了必需的基础资料及依据。 4.本文还应用有限元程序实现了空管及内装液轮机换热管管内流体流场的数值模拟，并对两种情况下的速度场和压力场进行了实验测试研究。管内近管壁区的流速对比结果表明，内装液轮机有效地强化了换热管的传热，防垢效果明显。 本文的主要创新点为：发明了换热管内自动旋转液轮机，实现了换热设备在运行过程中的防垢及强化传热；导出了液轮机理论转速估算式并通过试验验证，可用于预计液轮机转速；用Wilson法分析得到内装液轮机的换热管管内传热膜系数关联式，为换热管内液轮机的推广应用及传热的设计计算奠定了基础。