一种高效壳程强化传热换热器及其工程应用

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1、静设备$$石油化工设备技术，"&&’，"1（!）·!.·6789:-;<73=>?@*AB=C37D8)7>

2、热器；壳程强化传热；螺旋折流板；弓形折流板；工程应用中图分类号：)*+’%$文献标识码：,$文章编号：!&&’-..&%（"&&’）&!-&&!.-&%$$在动力、化工、炼油、制冷等工业中，换热器不螺纹管、异形管、内插物等强化传热新技术，使管仅是不可缺少的工艺设备，而且在金属消耗和投程传热有了较大的突破。但从间壁传热原理上资方面也占有较大的比重。讲，控制一台换热设备热效率的是传热能力相对在换热设备中，管壳式换热器占%&/0较差一侧的传热能力，而这一侧往往是壳程。对1&/。我国现行服役的换热设备大多采用"&世于强化壳程传热的研究较管程进展缓慢得多，主纪%&年代国外早期的设

3、计结构，换热效率较低、要是研究费用较大，且难于实现所致，但也做了大阻力降大、易结垢，停工检修频繁。几十年来，虽量的工作。做了不少的改进，但基本上保持原设计思想，尤其!"壳程强化传热研究发展状况是壳程流动方式几乎没有太大的进展，仍沿袭传对于壳程的强化传热来说，由于其影响因素统的垂直弓形板横向流，使得换热设备的传热系比较多，所以有关的研究开展还不是很多。目前数!值一直停滞在较低的状态。主要在管型和支撑结构上有一些进展。管壳式换热器强化传热方式主要有二种：一对管型的研究与强化管程传热比较类似，是是主动式强化传热，这是以消耗外部能量为代价以改变管子的形状结构，使管外的传热得到强

4、化；的，如采用电场、磁场、光照射、搅拌、喷射冲击、流但是这类管同时还要考虑支撑的影响，所以这种体振动、机械表面振动等手段，目前国外已将主动管子和强化管内传热的管既有联系又有区别。［!，"］式强化传热的研究工作列为重点；二是被动式强低肋管（又称螺纹管）主要是靠管外肋化化传热。由传热速率方程"2!#!$3可知，强化来扩大传热面积，一般适用于强化管外的传热；在传热可以从提高传热系数!、扩大传热面积#和管外有相变的情况下，也有较好的强化传热效果。［4，(］增大传热温差!$3三种途径来实现。但是增大传螺旋扁管是由圆管轧制的具有一定导程热面积#与提高平均温差!$3明显地受到生产工的

5、强化传热管，管子在壳体内紧密排列，壳程流体艺、设备条件、环境条件以及经济性等方面的限受离心力的作用周期性改变流速和流动方向，从制。因此，提高传热系数!（主要提高较小的对流而强化了传热。传热系数!!）及提高传热速率"（减少污垢热$$传统管壳式换热器管束的支撑结构一般都是阻），是研究强化传热的重点，以改善管程、壳程流体自身流动状态来实现强化传热居多。收稿日期："&&%-&.-&!。首先在换热设备两个传热界面之一的管程，作者简介：蔡业彬（!+’.5），男，!++4年1月毕业于湘谭大其强化传热实验比较容易实现，因而，对其理论研学流变学专业，工学硕士。任茂名学院机电工程学院副教究

6、和应用研究也进行得较为彻底和完善，采用了授，现在华南理工大学贡读博士学位。万方数据/第-$卷第*期蔡业彬等1一种高效壳程强化传热换热器及其工程应用·*+·［**#*+］单弓形（或多弓形）折流板和支持板，这样就会导器———螺旋折流板式列管换热器。致壳程的压力降大，出现死区，还有可能使管子产螺旋折流板换热器是一种高效管壳式换热生流体诱导振动。针对这些问题，一些新型的折器，介质在其壳程中的流动既不是横向流，也不是流板就出现了。纵向流，而是一种螺旋状斜向流。这种流动方式［!，"］整圆形折流板就是其中的一种。这种折能适用于包括高粘度原油、渣油在内的所有介质，流板不是开弓形缺口，而

7、是在板上钻大圆孔，既让这种结构显著地提高了传热效率，大幅度降低了管子能够穿过，又留出空隙使壳程流体通过。这压力降，控制了振动造成的破坏，减少了污垢沉积的可种结构死区少，压降低，且在圆环形的间隙中会出能性，为换热设备大型化提供了广阔的前景。现射流，提高湍流度。但这种结构必须增大管间!"螺旋折流板换热器强化传热的原理距或留下一些不布管区，于是就增加了壳体直径。!#$"弓形折流板换热器传热效率差的原因分析有的整圆形折流板还在大孔中间加一些小孔，这传统的管壳式换热器强化传热的原因在于折样有效地改进整圆形折流板，但这种结构的折流流板的存在，折流板促