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1、·50·化学工程2000年第28卷第6期国外新型换热器介绍X曹纬(兰州石油机械研究所,兰州730050)介绍了国外近年来推出的各种新型高效换热器,如螺旋折流板换热器、麻花扁管换热器、大面积焊接板壳式换热器、单排翅片管空气冷凝器、绕丝花环插入物换热器及碳化硅管换热器等。简述了新型换热器的性能与构造特点。阐述了强化传热元件的开发与应用。关键词:新型换热器传热性能强化传热改进和提高换热器的传热效率和性能是节省投(见图1c)。这种结构克服了普通折流板设计的主要缺资、节约能源、提高生产能力的重要途径。二十余年点。此设计已获得专利权,其先进性已为流体动力学[1,2]来,换热器的开发与研究始终是人们关注的
2、课题,研究和传热实验结果所证实。各国先后推出了一系列新型换热器,现简介如下。[3]1螺旋折流板换热器TM螺旋折流板换热器,国外称Helixchanger换热器,是ABB公司的新产品。在列管换热器中,壳程通常是一个薄弱环节。美国ABB公司提出了一种全新方案,即建议采用螺旋状折流板。其设计原理很简单,将圆截面的特制板安装在“虚拟螺旋折流系统”中。每块折流板占换热器壳程中横剖面的1/4,倾角朝向换热器的轴线,与换热器(b)轴线保持一倾斜度。相邻折流板的周边相接,与外圆处成连续螺旋状(见图1a)。折流板的轴向重叠如图1b所示,如欲减少支持管子的跨度,亦可设计成双螺旋(c)图1螺旋折流板配置方案a-折
3、流板周边接触状况;b-重叠式折流板;c-双螺旋设计螺旋折流板的研究主要集中在以下两个方面:¹壳程的流体动力学研究;º实验设备和工业设备中传(a)热和压力降的研究。两种实验按不同的折流板方案进X曹纬,男,1933年生,副主任翻译,副译审,长期从事炼化专业科技信息调研工作。通讯地址:兰州市七里河区敦煌路155号;电话:(0931)2335931-2369(O)。曹纬国外新型换热器介绍·51·行,以期确定最佳的折流板几何形状。结果证明螺旋目前,该型换热器在CCR重整装置中的应用急速折流板结构可以满足的工艺条件范围很宽,设计具有扩大。灵活性,可针对特殊操作条件确定最佳螺旋角。PACKINOX换热器的
4、结构见图2。它由压力容器外壳与传热板束两部分组成,立式构造。压力容器外[4]2麻花扁管换热器壳承受操作介质压力,板束由数百个板片焊接而成。板此种换热器原本是瑞典Alares公司开发的新产片流道设计成波纹状,人字形排列。相邻板片走向相品,后经BrownFin-tube公司改进。麻花扁管的制造反,板片间相互交叉的波纹顶端形成接触点,用以支包括“压扁”和“热扭”两个工序。由于管子结构独承冷热流换热介质的压差。板片流道可根据操作要求特使管程和壳程同时处于螺旋流运动,促进了湍流。该和操作介质的性质,设计成各种当量直径和形状。单22换热器总传热系数较现有换热器提高40%,而压力降台换热面积一般大于800
5、m,最大已达15000m。板片2几乎相等。组装时亦可采用麻花扁管与光管混合配置,单片面积10m以上,采用水下爆炸成型,焊接多采用严格按照ASME标准制造。其特点是:改进了传热,减激光焊。板片材质一般采用不锈钢(如SUS321/347、少了结垢,真正逆流,无振动,节省了空间,无折流SUS304L)或有色金属。元件,降低了成本。大凡可用管壳式换热器和传统装PACKINOX板壳式换热器的优点是:传热效率置之处均可用此种换热器替换,在化工与石化行业中高、重量轻、压降小,由于换热过程中处于湍流状态,具有广阔的应用前景。高剪切力抑制了板面上污垢的形成,操作安全,检修方便。[5,6]3PACKINOX板壳
6、式换热器[7]PACKINOX板壳式换热器也称大面积焊接板壳4HiTRAN绕丝花环换热器式换热器,由法国Secatnen公司开发,CacDregamont该型换热器是英国CalGavinLtd.公司开发的一设计、制造。第一台于1981年10月在法国Elf石油公种新产品,采用一种称之为Hitanmatrixelements的司Danges炼油厂投入使用,作为CCR重整装置混合花环状内插物,实是一种金属丝翅片管状元件(Wire-料换热器,取代原有的4台卧式管壳式换热器。这台fintubeinsets)。4换热器的设计、制造、安装等总费用为87×10美元。管内插入物是强化管程传热的有效措施之一,尤
7、开工后操作平稳,各项指标均达到合同保证值。安装其是强化气体、低雷诺数或高粘度流体传热更为有效。这台高效换热器后,加热炉负荷大幅度降低,每年可实践证明,采用此内插物可使流体在低速下产生径向节省燃料油2200t,更换换热器的费用3年内得到回位移和螺旋流相叠加的三维复杂流动,可提高诱发湍收,经济效益显著。流和增强沿温度梯度方向上的流体挠动,在不增加阻力的条件下可大大提高传热系数(见图3)。管程传热效率可提高25倍(
