强化传热技术与新型高效换热器研究进展

《强化传热技术与新型高效换热器研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、摘要11强化传热技术22管壳式换热器22.1概述22.2管程强化传热研究22.2.1螺旋槽纹管换热器3222横纹管折流板换热器3223旋流管换热器32.2.4螺旋扁管换热器42.2.5绕丝花环换热器42.3壳程强化传热研究42.3.1强化冷凝传热的传热管42.3.2强化沸腾传热的传热管52.3.3折流杆式换热器52.3.4纵流菅束换热器62.3.55螺旋折流板换热器62.3.66空心环管壳式换热器62.3.7管子自支承式换热器73新型高效换热器73.1概述73.2Packinox板壳式换热器73.3块

2、式换热器83.4热管换热器83.5不结垢换热器84结束语8参考文献9摘要简述了国内外实用强化传热技术的研究状况。介绍了国内外开发的强化传热元件以及国内外推出的各种新型高效换热器。关键词：强化传热，传热元件，管壳式换热器，新型高效换热器换热器是化工、石油、制药及能源等行业中应用和当广泛的单元设备据统计，在现代化学工业中所用换热器的投资大约占设备总投资的30%,在炼油厂中换热器占全部工艺设备的40%左右，海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的。上个世纪70年代初发生的世界性能源危机，冇力地促进了传热强

3、化技术的发展。为了节能降耗，提高工业生产的经济效益，要求开发适用不同工业过程要求的高效能换热设备。而强化传热元件的研究是新型高效换热设备设计制造的基础。因此，二十余年来，强化传热技术和换热器的开发与研究始终是人们关注的课题。当今换热器的发展以计算流体力学、模型化技术、强化传热技术及新型换热器开发形成了一个高技术体系。1强化传热技术换热器的强化传热就是力求使换热器在单位时间内，单位传热而积传递的热量达到最多。应用强化传热技术的口的是：提高现有换热器的换热能力；减小设计传热面积，以减小换热器的体积和质量；

4、减小换热器的阻力，以减小换热器的动力消耗;使换热器能在较低温差下工作。强化传热主要有3种途径：提高传热系数、扩大传热面积和增大传热温并。2管壳式换热器概述目前，管壳式换热器仍是石油、化工、冶金和制冷等工业部门中应用最普遍（约占70%）,理论研究和设计技术最完善，运用可靠性良好的一类换热器。其研究包描了管程和壳程两侧的传热强化研究。管程强化传热研究人们想尽各种办法实施强化传热，归结起来不外乎两条途径：改变传热面的形状和在传热面上或传热流路径内设置各种形状的插入物。改变传热面的形状有多种，其中用于强化管程

5、传热的有：螺旋槽纹管、横纹管、螺纹管、缩放管、旋流管和螺旋扁管等（图1）。目前，管内插人物的种类很多，如螺旋线、螺旋片、纽带、错开纽带、静态混合器、交叉锯齿带、球体内插件和丝网内插件等。a.螺旋槽管b.缩放管e.横纹暂图1强化管程传热管示意图螺旋槽纹管换热器螺旋槽纹管管壁是由光管挤压而成，有单头和多头之分，其管内传热强化主要有两种流动方式起决定作用：一是螺旋槽近壁处流动的限制作用，使管内流体做整体螺旋运动来产生局部二次流动；二是螺旋槽所导致的形体阻力，产生逆向压力梯度使边界层分离。螺旋槽纹管具有双面强

6、化传热的作用，适用于对流、沸腾和冷凝等工况，抗污垢性能高于光管，传热性能较光管提高2〜4倍。华南理工人学和重庆大学经试验研究及理论推导，得出了单头螺旋横纹管比多头螺旋横纹管的性能好。德国Hde公司的螺旋横纹管，管内传热效率明显优于光管，当200

7、作用。近年來,华南理工大学与桂林化机厂合作，将在相同管内流速下传热效率优于螺旋槽管的横纹管折流杆换热器在云南某化肥厂投人工业运行,取代了原冇的DN2400列管式折流板主热交换器，使设备投资节省1/3,取得了良好的经济效益。横纹管折流板换热器融合了折流杆换热器技术与横纹管强化传热技术，是一种高效换热器。旋流管换热器旋流管换热器是由北京理工大学研制成功的一种高新专利技术。其强化机理为：靠近壁而的流体在螺旋槽纹的引导下，产生附加的旋转流动，增加了边界层的扰动，传热得到强化；由于流体受螺旋状凸肋的作用，产生边

8、界层分离现象，从而加快由壁面至流体主体的热量传递。其优点有：可节约传热面20%〜30%,管内放热系数可提高3.5倍，压降增大1.1〜4倍。此项技术达到了上个世纪90年代国际先进水平。螺旋扁管换热器螺旋扁管(Twistedtube)换热器是由美国Bmwn公司推出的，此换热器原本是瑞士Allares公司产品，后经Bmwn公司作了改进。螺旋扁管的结构特点是管子换热段的任一截而均为一长圆，其制造过程包括压扁、热扭两个工序。螺旋扁管的强化机理：由于管了的独特结构，