管壳式换热器的强化传热技术分析.pdf

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1、·156·科技论坛管壳式换热器的强化传热技术分析张瑞(吉林省四平地质工程勘察院，吉林四平136001)摘要：目前阶段，在石油化工领域中，管壳式换热器的应用十分广泛，因为其自身所具备的强化传热技术，所以备受关注。在此背景下，管壳式换热器的强化传热技术得到了进一步发展，对其进行了深入地研究与分析：关键词：管壳式换热器；强化传热技术；分析因为管壳式换热器的应用范围广泛，而且结构相对简单，成本不高，清洗工作也十分方便，所以，被应用在石化以及炼油等多种领域当中：传统弓形折流板换热器虽然在产业节能方面发挥了重要的作用，但是，在节能减

2、排的社会背景下，阻碍了其进一步发展，所以，要想节能降耗，就应该积极地提升换热器传热的效率，进而更好地满足工业生产过程的要求。1换热器传热强化的作用强化换热器的传热过程，主要的目的就是为了能够在单位的时间与传热面积中尽量传递更多的热量。而主要的意义就是在特定设备投资与输送功耗的隋况下，取得一定的传热量，进而使得设备容量不断增加，不断增强劳动生产率。同时，在设备容量不变的隋况下，使得结构紧凑且降低r与有的空间，有效地节省材料并降低成本：这样一来，就能够在特定技术下，能够实现特殊工艺要求的实施，2管程强化传热分析2l螺旋槽管使

3、用专业轧管设备，并且在圆管的表面滚压螺旋线形状凹槽，使管内部形成螺旋线形状并凸起，这就是螺旋槽管。如果管内介质处于流动状态，那么很容易受到螺旋线形状槽纹的影响，进而使与管壁部分相靠近的介质沿槽纹方向出现螺旋陛流动，导致边界层厚度变薄，确保实际的换热效果得到提高叱但是，有部分介质仍然会沿着壁面进行纵向运动，同时，还会在槽纹凸起的部位出现纵向漩涡情况，进而将边界层分层：这样一来，就会使边界层中介质点运动速度实现提升，实现管壁处介质与主体介质的热量传递?2．2波纹管对管子进行加工，使其内外都呈现出连续波纹曲线，这就是波纹管，属

4、于强化管?波纹管的管子纵向截面呈现的是波形，而且是由相切的不同尺寸圆弧所构成：然而，因为管内流体的流动状态是不断变化的，使得湍流程度提升，强化了传热效果。而在不锈钢薄壁波纹管换热器的试验与研究当中，若使用的介质是水．管内的传热系数就能够达到光管1．8—2．8倍口。如果介质是机油．那么管内传热系数是光管的2l一24倍。23内插物管这种强化传热的方法是在管内插入物确保介质形成漩涡运动的前提下，提高流体径向混合，实现介质速度和温度的均匀分布，增强传热性能?其中，将内插物管应用在高黏度流体与低雷诺数中，实际的传热效果更理想：但是

5、，插入物可以选择的种类众多．而比较常见的就是螺旋片、螺旋线与扭带。在实际的试验当中发现，当处于层流换热状态时，将扭带插入到管内以后，对流传热的系数能够增加2—3倍左右a：3壳程强化传热分析考虑到问壁传热原理内容，在传热效果不高的一侧．会对换热设备换热的效率产生一定的影响。然而，该侧一股部在壳程处，所以，不断研究并开发了以下i种换热器类型。3．1折流杆换热器将壳程折流板转变成折流杆，同时予以固定管束，这就是折流杆换热器：其中，从不同方向对换热管进行同定，这样一来，在流体的作用之下．H{现振动隋况的几率就会降低。在上世纪的中

6、后期，某石油公司针对管壳式换热器内部存在的问题进行了改善．并且研发了壳程介质，使其成为能够纵向流动的折流杆式换热暑驴。其中．菲利普公司所使用的螺纹管，就将其当作换热管，与弓形折流板换热器相比，其传热系数得到提升，而实现压浆的减少目前，在无相变与有相变的冷凝传热方面，折流杆螺旋槽管硝弗器的应用，使得总传热系数有所提高，还能够避免震动破坏问题的发生现阶段，部分单位将圆钢条转变成扁钢条或者是波形扁钢等，实际效果十分理想。但是，这种结构通常比较适用在大流量隋况下二32螺旋折流板换热器这种类型的换热器会使用若干1／4壳程截面的扇形

7、板来进行组装，并形成螺旋形状的折流板．确保壳程介质能够呈现出螺旋流动状态。这样一来，介质流动返混就比较少，而且不容易出现死区，并且在离心力的作用与影响之下，介质和换热管在接触以后就会与管壁相脱离，并形成尾流，充分地分离边界层，对传热的效果进行了有效地改善目。在相同流量的条件之下，最大的压降可以降f氐45％。与此同时，螺旋折流板在压降比较低的情况下，能够保证介质出现较大流速，进而提高雷诺数，有效地提升传热数。而最大的牦点就是在单位压降之下，其换热系数比较高，而且比较适用于对流体诱导震动与污垢热阻等方面要求比较高的领域，而且

8、，高粘度流体效果十分明显。33曲面弓形折流板换热器现阶段，研发出一种新型的管壳式换热器，即曲面弓形折流板换热器，曲面是圆弧面。其中，各折流板曲面外凸的—侧需要与壳程流体进口相对，同时，使用这种折流板能够保证被导流以后的壳程流体流动曲线更加光滑，与介质的流通通道相吻合，进而对壳程介质流动速度分布情况予以全面改善，减少流