管壳式换热器的节能分析

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1、26管壳式换热器的节能分析管壳式换热器的节能分析刘翠茹’徐仁萍(天津普莱化工技术有限公司)摘要换热器中采用节能技术不仅能提高能源利用率，减少金属材料的消耗，而且对推进石油、qL_T_、制药等行业的节能减排工作有着积极意义。介绍了常用管壳式换热器换热管强化传热技术和壳程强化传热方法，分析了各自的原理、优缺点及推荐使用场合。关键词换热器强化传热节能0前言热系数仪i、管外换热系数理。、管内和管外的污垢系数rj和r。、换热管的外径与内径之比d。／di、换在石化和化工制药设备的换热器系统中，管壳热管材料的热导率A。

2、以及管厚度占。有关。而换热式换热器以其结构坚固、可靠性高、适应性强等优一旦选定管的材料、规格，则管外径与内径之比、一直占主导地位点在化工生产和使用中，被广泛使壁厚及导热系数等参数也随之确定下来。所以，提用在精馏塔的塔顶冷凝器、冷却器和塔底再沸器高管内、外换热系数ai和a。、降低污垢系数ri和等。在管壳式换热器的设计和使用中，积极考虑强rn，才能够提高换热器的总传热系数K。化传热的新技术、新工艺，以提高能源利用率、减少金属材料的消耗，对推进石油化工制药行业的节2管壳式换热器强化传热方法能减排工作有着重要意义

3、。由传热机理可以看出，提高换热器的传热效率1管壳式换热器的传热原理就要想办法提高管内、外换热系数、降低管内、外污垢系数。管壳式换热器的强化传热研究经过多年根据传热学基本公式发展，目前已经取得了许多广泛使用的成果。以下=KFAt(1)Q。从管程强化与壳程强化两个方面分析管壳式换热器由式(1)可知，提高传热效率的途径有三条：强化传热方法。提高传热系数K；增大换热面积F；加大对数平均2．1管程强化温差血。。增大换热面积和加大对数平均温差都不2．1．1传热管的改进是理想的途径一，味地增加换热面积势必会造成设采用了

4、低肋管、螺纹管、波纹管等代替常用换备体积庞大和投资费用的大幅度增加，而加大对数热器的普通光滑管，不仅增加换热面积，而且利用平均温差又要受到公用工程条件和分离物系性质的粗糙传热面强化边界层湍流度提高传热系数，从而限制。只有提高传热系数，才是强化换热最有效的使管程强化传热有了较大的突破。途径。传热系数K是换热器的主要性能参数，众一主要应用于低肋管是开发较早的换热管之，所周知其计算公式为强化沸腾传热，不仅其换热系数较高，而且能有效1址@’地扩大传热面积，光滑管的传热面积只是低肋管的百(击)+鬻鲁+去了+ro+蕊

5、r；(鲁)+惫(鲁)38％。距有关资料证明，在相同雷诺数Re下，低—11．4．7倍肋管外的膜传热系数是光滑管的。但由式(2)可知，传热系数K值的大小与管内换}刘翠茹，女，1969年12月生，工程师。天津市，300354。《化工装备技术》第30卷第4期2009年27是低肋管也有其自身的弱点：在低热流率下，换热撑，使流体呈“z”形流动，该流动方式造成在隔管的传热性能在上、下两部分相差比较大，上部优板和壳壁相连处存在流动死区致使传热系数提高降于下部，不过随着热流率增加差距会逐渐减少，此低；流体在弓形隔板间的分离

6、引起动量的急剧变化外该管型带来的流动阻力会比较大。而造成压力的严重损失；在隔板与壳体和换热管之螺纹管是一种由钢管经环向滚压轧制而成的整间，若旁路流和泄漏流现象严重将降低流体的有效体低翅片管，适用于强化对流、冷凝传热。从内、质量流速。为了改善流体在壳侧的传热性能，相继外螺纹管与光滑管的对比可看出螺纹管在强化传热推出一些优化结构。和节能等方面的优点，内、外螺纹管换热器可提高(1)异型隔板换热器传热系数，螺纹管的总传热系数为光滑管的两倍以异形隔板是通过对隔板的结构和安排的改变来上。在满足生产的情况下，两台内外螺

7、纹管换热器引起壳侧流体的流动速度和流动方式的变化，从而具有三台光滑管换热器的传热能力。对于相同结构减少壳侧易结垢的死区来提高换热系数。并且隔板的管壳式换热器，内、外螺纹管的换热面积是光滑在列管式换热器中还有支撑管、实现流体预期速管的1．5～2．5倍。螺纹管换热器对污垢的产生可度、减少管子震动的作用。目前常见的异形隔板换起到延缓和抑制作用，因而可降低污垢系数ri和热器形式主要有：双弓形隔板，螺旋形隔板。rn，减少热阻，提高传热效率。一般双弓形隔板(如图1所示)包括A型(双波纹管是管内流道截面连续不断地突变，

8、造成弓形隔板)和B型(中心隔板)，并将它们沿管束方流体即使在流速很低的情况下也始终处于高度湍流向交替排列。与间距和缺口相同的单弓型隔板相比状态，难以形成层流，使对流传热的主要热阻被有其压降为0．3～0．5MPa，传热系数为1．2—1．3效地克服，管内、外传热被同时强化，因而传热系w／(m·k)。因此可以看出总体的传热性能得到数很高，一般为传统管壳式换热器的2～3倍。了提高。2．1．2适当提高管内流速管内的对流换热系数Ot；与管