浅谈波纹管换热器的高效节能作用

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1、浅谈波纹管换热器的高效节能作用摘要：文章叙述了波纹管换热器在纯碱厂蒸氨系统的应用，并与板式换热器的使用情况进行了经济技术对比，提出波纹管换热器在蒸氨系统的应用是很成功的，具有强大高效的换热功能，值得大力推广和使用。关键词：蒸氨波纹管换热器钛板换热器结构特点屮图分类号：TM08文献标识码：A文章编号：波纹管换热器是二十世纪九十年代末最新研究开发出来的高效节能产品，它的出现是传统的换热技术又进行了一次大的革命。在丁业化生产中，最为常用的换热设备有管壳式换热器、板式换热器、空冷器、套管式换热器、蛇管式换热器、间壁式泡

2、沫换热器、水箱式换热器以及其他类型的特殊换热器。在氨碱法纯碱生产过程屮，最常用的换热器冇碳化塔、吸收塔、炉气冷凝塔所用的冷却水箱，蒸氨塔所用的钛板换热器和螺旋板换热器，以及氨盐水系统所用的钛板换热器等。我公司于2001年3月在蒸氨系统采用了一台①1100X5059mm的波纹管换热器（换热面积A二240m2）来代替原设计的钛板换热器，经过几年的生产运行，该波纹管换热器显示出了强大的高效节能作用。1、波纹管换热器的结构特点：波纹管换热器属于列管换热器类，它有壳体、管束、管板和封头等几部分组成，壳体呈圆形，内部装有平

3、行管束，管束两端固定于管板上。在换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动，其行程称为管程；一种在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面为传热面。在壳体内安装有六块或不等的折流挡板，不仅可防止流体短路、增加流体速度，而且还可以迫使流体按规足路经多次错流通过管束，使湍流程度大为增加。波纹管换热器的管程采用的是钛材质波纹管，非普通直管，其特点为：①传热效率高。这是由于换热器采用波纹形式，关内外流道截面连续不断地突变，造成流休流动即使在流速很低的情况下也始终处于高度湍流状态，难以形成层流底层，使得对流传热的主要热阻被有

4、效地克服，管内外传热被同时强化，因而传热系数很高，一般为直管式的2~3倍，冷凝效率更高。②防垢能力强。这是由于流道内流体的高度湍流特性，使得流体中的微粒难以沉积结垢，即使有少量垢生成，由于波纹管上存在管壳程温差应力而产生的应变，这一应变使得具有弹性特征的波纹管曲率发生微观变化，从而使波纹管换热器具冇自然防垢和自然除垢的能力。介质在管内外强烈湍流对管壁冲刷强烈，波纹管表面的光滑弧线能抑制水垢的生成和生长。③波纹管式柔性元件，在温差和压差较大的场合具有补偿性能，大大降低管板和筒体应力，不易拉脱、泄露。④采用优质材料

5、，降低材料消耗，增加设备抗腐蚀能力，延长设备寿命。⑤体积小，占地面积小，水耗、电耗少，运行维护费用低。①独特的完全自由成形工艺，没有强烈形变，无晶间缺陷，应力分布均匀。2、波纹管换热器的传热特点：物质间热交换过程有三种：热辐射、对流传热和热传导。化工中常遇到的是温度不太高的流体间的热交换问题,此时辐射传热通常可不予考虑。热量自热流体传到间壁表面的一侧，或自间星另一侧表面传给冷流体,都属于对流传热。对流传热是在流体流动的过程中发生的热量传递现象,所以和介质流动的情况密切相关。即使是在湍流流动的情况下，流休主流中由

6、于旋涡丛生，流体各部分相互混合，所以热阻很小，从而在和流体流动方向垂直的截面上，湍流屮心区各点流体之间的温度趋于一致；但在紧靠壁面处，总有一层流体膜顺着壁面作层流流动，称为层流底层。在冷流体一侧，热量在传入冷流体主体之前，必须首先通过它。由于通过这层流体膜的传热是以导热方式进行的，所以流体膜虽薄，却是对流传热的主要热阻，温度降也主要集中在层流底层中。3、两种换热器的运行情况对比：板式换热器是二十世纪七十年代开发使用的高效换热设备。是由一组金属薄板衬以垫片并用框架夹紧组装而成的高效换热器。冷、热流体分别在板片两则

7、流过，通过板片进行换热。板片厚度为0.5~3mmo由于板片压制成各种波纹形状，既增加了刚度，又使流体分布均匀，加强湍流，故而传热系数较高。通过几年的牛产运行，钛板换热器存在以下问题：①、由于母液中夹带大量的细晶，导致钛板换热器结疤於塞非常严重，致使系统阻力大，换热效率低；②、钛板换热器酸洗、检修、清理工作大，且检修费用高；③、由于母液冲刷腐蚀严重，导致钛板换热器寿命将低。在正常满负荷生产中，两座蒸氨塔的生产能力相同，当单塔母液蒸量为105m3/h时，塔顶出气量为33281Nm3/h,波纹管的换热面积为240m2

8、,两组钛板换热器的换热面积为240ni2。Ql=KlAlAtmAQ2=K2A2AtMBVQ1=Q2A1=A2=>KlAtmA=K2AtmB・・・K1二1.6K2由以上计算与分析可以看出，在正常情况下，波纹管换热器比钛板换热器的换热系数高1・6倍，同时钛波纹管换热器比钛板换热器在结构上更具有优势：①、波纹管换热器将液体流动全部改为湍流状态，使得冷热流体的给热系数全部提高，从而提高了总的换