国标-》新型管壳式换热器的技术研究

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1、管壳式换热器是过程工业中应用最广泛，运行可靠性良好的一种换热设备。近年来，化工、石油、轻工、冶金等过程工业得到了迅速发展，随之而来的能源紧缺成为世界性的重大课题之一，各工业部门都在努力发展大容量，高性能设备，以减少投资费用。这样，尺寸小、质星轻、换热效率高的换热设备受到众多研究者的亲睐。目前对管壳式换热器的研究主要有：传热强化，能量回收利用，以及为高效化，大型化的进展所作的研究。1传热强化传热强化⑴是一种改善传热性能的技术，它通过改善和提高热传递的速率来达到用最经济的设备来传递一定热量的目的，简单而言，强化传热就是提高流体和传

2、热面之间的传热系数。1.1传热强化途径管壳式换热器是一种典型的间壁式换热设备，由其传热速率方程可以看出，传热强化，提高传热速率Q可以通过增大总传热系数K、传热面积A或平均推动力B44新型管壳式换热器的技术研究来诚锋，段滋华(太原理工大学化学化工学院，太原030024)摘要：提出了几种新型管売式换热券的技术，从管程和壳程两方面介绍了传热橫化技术和传热冬化结构，管程传热竟化技术方面主要介绍了一些新型狡化管；売程传热冬化4支术方面主矣介绍了一些新型的支承结构.聂后本丈简要介绍了管壳式换热若近期研究发展的方向.关键词：管売式换热各；股

3、化传热；管程；亮程NewresearchaboutshellandtubeheatexchangerLAIChengfeng,DUANZihua(CollegeofChemistryEngineering,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024)Abstract:Thepaperpresentssomenewtechniquesofshellandtubeheatexchanger，&ndalsopresentsthetechnologyandstructureofheattra

4、nsferenhancementinbothtubesideandshellsideofshellandtubeheatexchanger.Inthetubeside,thepaperintroducessomenewtubes,intheshellsidejtintroducessomenewstructures.Last^thepaperindicatesthedirectionofrecentstudy.Keywords:shellandtubeheatexchanger;heattransferenhancement;

5、tubeside;shellside(1)增加平均推动力平均推动力的大小取决于两流体的温度变化值和流动形式。一般而言，冷热流体的进出口温度为生产工艺所规定，不能随意变动。当换热器中两侧流体均变温时，使冷热流体逆流流动，或采用换热网络技术，合理布置多股流体流动与换热，从而得到较大的平均温度差。(2)增大传热面积增大传热面积可以提髙传热效率。但增大传热面积不应靠增大设备尺寸来实现，而应提高单位体积内的传热面积，使设备结构紧凑。在管壳式换热器中，采用小直径换热管和扩展表面换热面均可增大传热面积。目前扩大传热面积的方法⑵有：采用翅化面

6、，采用异型表面，采用多孔物质结构以及用小直径管。(3)提高总传热系数提高换热设备的总传热系数，是主要的强化传热途径，也是当前研究的重点。总传热系数与管壁两侧的对流传热系数，污垢热阻以及管壁热阻有关。当前，提高总传热系数的方法⑵有：提高流体流速，增强流体扰动，在流体中加固体颗粒，采用短管，防止结垢和及时清除污垢。12管程强化传热当前管程强化传热的研究主要是优化换热管结构。如采用螺纹槽管、横纹槽管、缩放管、管内插入物等。(1)螺旋槽管螺纹槽管是一种管壁上具有外凸和内凹的异形管，有单程式和多程螺纹等类型。其强化传热机理⑶为：流体在管

7、内流动时受螺旋槽纹的引导，使靠近壁面的部分流体顺槽旋流，产生局部的二次流，增加流体的湍动性；还有一部分流体顺壁面轴向流动，由于螺旋槽导致形体阻力，产生逆向压力梯度，引起边界层分层及边界层中流体质量的扰动，从而加快由壁面至流体主体的热量传递。研究表明，螺旋槽不宜太深，槽越深流阻越大，螺旋角越大，槽管的传热膜系数越大。此外，研究还表明单程螺旋槽管比多程螺旋槽管的性能好。(2)横纹槽管横纹槽管由前苏联首先提出。它采用变截面连续滚轧成型。管外呈与管轴成90°相交的横向沟槽,管内为横向环肋。其强化机理⑷为：当管内流体经横向环肋时，管壁附

8、近形成轴向漩涡，增加了边界层的扰动，有利于热量通过边界层的传递。当涡流即将消失时，流体又流经下一个横肋，不断产生轴向涡流，因而保持连续且稳定的强化作用。据报道,横纹槽管对于管内流体的膜态沸腾传热也有很大的强化作用，可使沸腾传热系数增加3〜4倍。此外，经研究发现，在相同的流速下