管壳式波纹管换热器的结构特点与应用效果

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1、管壳式波纹管换热器的结构特点与应用效果发布人：admin浏览3次【字号大中小】发布时间：2008年8月26日   摘要：针对传统的管壳式换热器在高沸点、高凝固点物系中使用存在的问题，介绍了以波纹管代替光滑直管的管壳式波纹管换热器强化传热的原理和结构特点，实践证明该新型换热器的传热系数提高了３５％。    关键词：管壳式换热器＋波纹管；特点；传热系数；应用     管壳式换热器由于其结构简单、易清洗维修和造价低等优点，被广泛作为精馏塔的冷凝器、再沸器和换热器使用。但因其换热列管为普通的无缝钢管（光滑直管），并胀焊于

2、两端的管板上，这种结构应用于高沸点、高凝固点特殊物系的分离提纯存在着一些问题，尤其是在冷凝水水质不好的场合。    高沸点、高凝固点物系的精馏塔冷凝器具有以下特点：①壳程工作温度高，管程为了防止物料在冷凝器中凝固、堵塞，冷凝水温度不宜太低，从而导致管内壁表面温度高，易结垢，影响冷凝效果和生产能力；②管、壳程温差大，热应力大，易造成列管拉裂；③精馏塔采用内回流结构，冷凝器直接置于塔顶部，考虑到塔体和塔基础的投资，要求塔顶冷凝器的结构紧凑、既小又轻。    管壳式波纹管换热器在管壳式换热器的基础上，采用强化传热原理把

3、传统的光滑直管改为高效的波纹管（见图１），既继承了管壳式换热器的优点，又克服了其固有的缺点，具有更为广泛的应用领域。将其应用于高沸点、高凝固点物系的精馏塔冷凝器上，能够有效地解决结垢、列管拉裂等问题。    １　强化传热原理    对传统的管壳式换热器通过采用波纹管取代光滑直管，使换热管管壁处的流体始终处于高度湍流状态，达到强化传热的目的。根据传热学基本公式：              管壳式波纹管换热器的结构特点与应用效果发布人：admin浏览3次【字号大中小】发布时间：2008年8月26日   摘要：针对传

4、统的管壳式换热器在高沸点、高凝固点物系中使用存在的问题，介绍了以波纹管代替光滑直管的管壳式波纹管换热器强化传热的原理和结构特点，实践证明该新型换热器的传热系数提高了３５％。    关键词：管壳式换热器＋波纹管；特点；传热系数；应用     管壳式换热器由于其结构简单、易清洗维修和造价低等优点，被广泛作为精馏塔的冷凝器、再沸器和换热器使用。但因其换热列管为普通的无缝钢管（光滑直管），并胀焊于两端的管板上，这种结构应用于高沸点、高凝固点特殊物系的分离提纯存在着一些问题，尤其是在冷凝水水质不好的场合。    高沸点、高

5、凝固点物系的精馏塔冷凝器具有以下特点：①壳程工作温度高，管程为了防止物料在冷凝器中凝固、堵塞，冷凝水温度不宜太低，从而导致管内壁表面温度高，易结垢，影响冷凝效果和生产能力；②管、壳程温差大，热应力大，易造成列管拉裂；③精馏塔采用内回流结构，冷凝器直接置于塔顶部，考虑到塔体和塔基础的投资，要求塔顶冷凝器的结构紧凑、既小又轻。    管壳式波纹管换热器在管壳式换热器的基础上，采用强化传热原理把传统的光滑直管改为高效的波纹管（见图１），既继承了管壳式换热器的优点，又克服了其固有的缺点，具有更为广泛的应用领域。将其应用于

6、高沸点、高凝固点物系的精馏塔冷凝器上，能够有效地解决结垢、列管拉裂等问题。    １　强化传热原理    对传统的管壳式换热器通过采用波纹管取代光滑直管，使换热管管壁处的流体始终处于高度湍流状态，达到强化传热的目的。根据传热学基本公式：                  由式（１）可知，提高传热效率的途径有三条：提高传热系数Ｋ；增大换热面积Ｆ；加大对数平均温差Δｔｍ。增大换热面积和加大对数平均温差都不是理想的途径，一味地增加换热面积势必会造成设备体积庞大和投资费用的大幅度增加；而加大对数平均温差又要受到公用工程

7、条件和分离物系性质的限制。只有提高传热系数，才是强化换热最有效的途径。    传热系数Ｋ是换热器的主要性能参数，众所周知其计算公式为                 由式（２）可知，传热系数Ｋ值的大小与管内换热系数αｉ、管外换热系数αｏ，管内管外的污垢系数ｒｉ和ｒｏ，换热管的外径与内径之比ｄｏ／ｄｉ，换热管材料及导热系数λｗ和管厚度δｗ有关。而换热管的材料、规格一旦选定，则管外径与内径之比、壁厚及导热系数等参数也随之确定下来。所以，提高管内、外换热系数αｉ和αｏ、降低污垢系数ｒｉ和ｒｏ，才能够提高换热器的总传热系

8、数Ｋ。    １．１　提高换热系数αｉ及αｏ    根据传热学对流传热准则方程：                 由雷诺数Ｒｅ和普朗特数Ｐｒ可见，管内、管外的对流换热系数αｉ及αｏ与流体的流动状态有极大关系，流动状态的改变一方面可借助于流速的提高，但当流速提高到一定程度时，传热系数随着流速的提高而增加的速率缓慢，而换热器压降的增加幅度却很大。因此，在设计换热器时，提高传热