急冷器椭圆形套管传热性能的研究.pdf

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1、第38卷第4期石油化工设备Vo1．38No．42OO9年7月PETRo—CHEMICALEQUIPMENTJuly20O9文章编号：1OO0—7466(2。O9)O4—0¨。18一O5急冷器椭圆形套管传热性能的研究莫逊，虞斌(南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京21【)()Og)摘要：炭黑工业要求在极短时间内将炭黑高温烟气的温度降下来，急冷器椭圆形套管的设计可以满足此项特殊要求。椭圆形套管是由普通圆管经过压制而成的，管壁厚度和圆形套管比较起来并没有改变，改变的是内、外管的横截面积。在相同工艺

2、条件下(如流量、温度、压力)，椭圆形套管比圆形套管有更高的流速而具有优良的传热性能，可提高椭圆形套管两侧流体的传热系数及总传热系数。关键词：椭圆形套管；圆形套管；急冷器；传热；总传热系数中图分类号：TK124文献标志码：AStudyofHeatTransferPerf0rmanceofQuenchCoolerwithoValJacketMoXun。YUBin(SchoolofMechanicalandPowerEngineering，NanjingUniversityofTechnology，N

3、anjing21O009，China)Abstract：Temperature—quick—droppingofcarbon—blackexhaustisrequiredincarbonblackin—dustry．Thedesignofquenchcoolerwithovaljacketcanmeetsuchspecialrequirement．TheoVa1jacketwasmadewithanormalroundpipebypressinganditswallthicknesswasnot

4、changedbutitssectionareawaschanged．Atthesameworkingconditi0n(flowrate，temperatureandpres—sure)，theovaljackethasthefeaturesofhighflowratethatleadbetterheattransfer．Thustheheat—transfercoefficientinthebothsidesofovalacketandthetotalheat—transferc0effic

5、ientwereenhanced．Keywords：ova1jacket；circularjacket；quenchcooler；heattransfer；totalheat—transfercoeffi—int在换热设备中，急冷器换热管是用于液一液、液一炭黑工业中要求急冷器必须在极短的时间内把气、气一气等介质换热的一种不可缺少的换热元件。13∞℃的炭黑烟气降到9O0℃。在这种特殊条件由于加工成本和相关技术的制约，加工异形换热管下，往往要增加换热管的数量或者加长换热管的长难度较大，通常在实际工艺

6、要求不太高的情况下均度。可以看出，利用圆形套管来提高总传热总系数采用圆形换热管。随着科学技术的发展，制造异形已经没有多少空间了，而采用数量不太多的椭圆形换热管的技术越来越成熟，而且圆形换热管在一定套管能满足此要求。程度上已经满足不了某些工艺的发展要求，这使得l急冷器椭圆形套管用异形换热管代替圆形换热管成为可能。椭圆形套管良好的换热性能也就有可能成为在特殊工艺下某椭圆形套管可用于液一液、液一气、气一气介质换热种设备可以发展的一种换热元件。工况，特别是液一气换热工况，椭圆形套管、圆形套管收稿日期：2

7、OO9一O3—18作者简介：莫逊(1983一)，男，广东湛江人，在读硕士，从事高效换热设备、流体机械的研究。第4期莫逊，等：急冷器椭圆形套管传热性能的研究剖面结构示意图分别见图1～图2。气体走椭圆形炉的入口，并分配到各夹套管的内管中去，将在夹套套管管内，水介质走环形问隙，流体作逆方向流动。管外管和内管之间的环隙中的冷却水加热，并将炭炭黑烟气是从反应炉的下游通过进气箱进到急冷锅黑烟气温度降低到所要求的温度。外臀冈臀A—图l椭圆形套管结构示图图2圆形套管结构不图A。一28．5mm，直边段长度B。一4

8、5mm，管壁的厚2椭圆形、圆形套管传热性能模拟度3—5mm。目前，换热元件传热性能的强化途径大致有增(2)外管圆形套管外管外径一81mm，管大传热温差、增加传热面积及提高传热系数这3种。壁厚度一6mm。椭圆形套管外管直边段的宽度传热温差是传热过程的推动力，温差越大，传热速率A一52．25mm，直边段长度B一45mm，管壁的厚越高。但是，受物料温度条件的限制，温差不能随意度文===6mm。改变。此外，根据Stanis1awZagrodzki的实验结2．2两种套管内管性能模拟果，传热系数随有效温差而