换热器的强化传热技术综述

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1、.化工原理换热器的强化传热技术综述班级：卓越11-2班姓名：..1.化工行业能源现状简介1.1中国石油化工发展概述经过几十年的发展，我国石油化工的生产规模已逐渐扩大，自动化水平也有较高发展，是中国的支柱产业之一，也是保证国民经济稳定持续发展重要要素之一。但是由于在研发新产品和技术创新方面有所欠缺，石油化工产品结构不合理，发生供过于求或资源浪费的现象，针对目前石油化工产业发展情况，需要掌握更多先进生产技术，优化生产设备的配置，提高产品的产出率和资源的循环利用。本文就石油化工行业中最为常见的设备——换热器来探讨一下能量的利用过程中如何来提高其利用率。1.2

2、换热器强化传热技术研究的必要性由于温室效应导致全球气候变暖，为了改善我们的环境，需要我们节能减排，单位GDP所消耗的能量减少，而整个石化行业又是我们国家的一个耗能大户，所以我们需要对整个化工生产中的热量进行合理配置。这对于节约能源和保护环境都有重要的意义强化传热技术是采用强化传热元件，对换热器的结构进行改进，从而提高传热效率同时提高余热利用率，以期达到最优生产目的先进技术。换热器是保证石油化工生产和石油炼制的生产和加工过程能正常进行的重要设备之一。石油化工生产过程中会有大量的余热产生，通过应用强化传热技术，使换热器在单位时间内，单位传热面积传递的热量达

3、到最大量，这就可以高效回收生产过程中的余热，并且加以充分利用，达到循环利用资源的目的。2.换热器强化传热的途径2.1理论依据根据总传热速率方程Q=KAΔtm可知，要想强化换热器的传热过程，我们可以从三个方面入手，提高传热系数K，提高传热推动力Δtm，增大传热面积A。..2.2换热器结构的改进2.2.1传热管的表面结构处理2.2.1.1无相变传热无相变传热是指在对流换热中不发生蒸汽凝结或液体沸腾的换热过程。工业生产中,主要应用的异形管有:螺旋槽管、旋流管、波纹管、缩放管、横纹管、螺旋椭圆扁管、变截面管、内肋管等。这种传热管的特点是：结构简单,加工方便,传

4、热面积增加,传热效果大大增强,换热器的结构更加紧凑,减小投资,节约成本。（1）螺旋槽管螺旋槽纹管是表面具有螺旋形凹槽的一种强化传热管,传热管内外表面的凸起或槽纹,干扰了管内流体的流动,破坏了层流边界层,流动状态达到充分的湍流,产生的漩涡又不断地扰动边界层的流体,促进了传热管同流体间的热交换。湍流度的增加也有助于避免污垢在传热管壁面的沉积,提高传热系数,增强了管内外流体的换热。螺旋升角对换热的影响很大,大螺旋升角更有利于换热。研究表明,螺旋槽管换热器比光管的传热系数提高了2-4倍,在阻力损失和换热面积相同时,换热量可增加30%-40%。（2）旋流管旋流管

5、是螺旋槽纹管的衍生品,也叫异型螺旋槽管。其槽纹是半流线的勺形或W形,流体在其内流动呈波状特性,它的传热机理与螺旋槽管大体相同。这种传热管的传热面积和传热系数大大增加,传热系数比光管提高3?5倍,并且,在相同传热量下旋流管的换热系数比螺旋槽管高3%-8%,而压力损失低5%-10%。..（3）波纹管波纹管是表面有波纹状突起的强化传热管,由于波纹管的壁很薄,传热管可以自由伸缩。流体在管内流动时,截面不断的变化,扰动流体,破坏层流边界层,以强化传热。波纹管的传热效率通常是光管的2-4倍,同时还具有除垢能力强,温差应力小,结构紧凑轻巧等特点。波纹管的壁薄,有波纹

6、突起,可以有效地消除纵向应力,但是波纹管的强度问题没有很好的解决,应用范围受到限制。（4）横纹管横纹管由光管的外表面被滚压成一圈圈有序的环形凹槽而成,与管子轴线成90°角。影响横纹槽管综合传热性能的主要结构参数为肋节距和肋形,而肋高影响较小,并且传热综合因子随流动Re数增大而迅速降低。横纹抗垢能力要优于光管,渐近污垢热阻值约为光管的0.83,污垢状态下横纹管的强化比约为1.4,说明横纹管其性能比光管要好，也比螺纹管好,在同样传热效果下,阻力增加比螺旋槽管少。..（5）螺旋椭圆扁管螺旋椭圆扁管是把圆形光管压成椭圆形,然后扭曲而成,流体在管内处于螺旋流动状

7、态,因而破坏了管壁附近的层流边界层,提高了传热效率。这种管束结构的特点是:两个并行排列的相邻管子的椭圆长轴相互接触,互相支撑,应用这种管的换热器取消了附加的管束支撑物,节约了材料和成本。研究表明,螺旋椭圆扁管换热器具有较好的强化传热性能,管径大小和螺旋导程对传热和阻力性能均有影响。从综合性能来看,大管径优于小管径;对于相同规格的管子,导程增大,传热性能降低,流动阻力减小。这种结构的换热器与光管换热器相比,热流密度高50%,容积小30%。2.2.1.2有相变传热有相变传热是指在对流换热中发生蒸汽凝结或液体沸腾的换热过程,有相变传热常用的异形管有:锯齿形翅

8、片管、花瓣形翅片管、T形管和表面多孔管(麻坑管)等。（1）冷凝传热的锯齿形翅片管和花瓣形翅片管