管壳式换热器技术进展.doc

《管壳式换热器技术进展.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、典型化工设备设计课程论文   专业：化学工程与工艺班级：08级一班姓名：____王健____学号：_2011年4月17日管壳式换热器技术进展[摘要]　介绍了管壳式换热器在多个方面的技术进展情况:管子的强化,折流板及支撑物,管内插件技术。认为提高传热系数,降低流体压降,增加传热面积等,是管壳式换热器的技术发展方向。[关键词]　管壳式换热器;技术进展Technicalprogressofshellandtubeexchanger[Abstract]　Thestatusoftechnicalprogressofshellandtubeexchan

2、gerwasintroducedfromseveralrespectssuchasstrengtheningthepipe,usingbaffle-plateandsupportplate,andimprovingthetechnologyofinserterinpipe.Itwasthoughtthatincreasingtheheattransfercoefficient,reducingthepressuredropoffluids,andextendingtheheattransferarea,etc,werethedevelopingdi

3、rectionofthetechnologyofshellandtubeexchanger.[Keywords]　Shellandtubeexchanger；Technicalprogress1　引　言换热设备在化工过程中起着至关重要的作用，其投资费用一般占全部设备投资的40%左右，而且，它的行为也关系着全厂的正常运行和操作费用。旧厂改造的许多工作是围绕换热设备的优化进行的,一方面,过程系统工程致力于换热网络的优化综合；另一方面，机械工程师们在寻找换热器强化传热技术的具体手段。虽然样式繁多的换热器很大程度上拓宽了人们的选择范围，但管壳式这一传统的换

4、热设备在化工生产中仍占据着主要地位,在高温高压或有腐蚀性介质的作业中更能显示其优势。管壳式换热器由一些直径较小的圆管加上管板组成管束，外套一个外壳而构成。其特点是结构简单，易于加工、清洗,选材及应用范围广，处理量大。以上优点使其成为传统换热器的标准设备。但在追求高效传热的今天,传统的管壳式换热器单位体积的传热面积较低,传热系数不高,难以满足生产要求,因而,换热器强化传热技术的研究越来越得到重视。所谓换热器强化传热技术就是使换热器在单位时间、单位传热面积传递的热量尽可能多。长期以来,国内外对此进行了大量研究[1]。2　管子的强化为了提高管壳式换热器换

5、热性能,一方面要提高单位体积的传热面积,另一方面要提高综合传热系数,即进行强化传热。为提高单位体积的传热面积,采用减小管径,增加管数的办法是不可取的,一般认为,大型换热器管径不会小于6mm。为提高传热系数而采用单纯加大流体流速的手段同样会不尽人意,因为增加流体流速而引起的传热系数的增加率,往往会低于克服摩擦阻力的功耗增加率。因此,管子的强化工作主要集中在异型管的开发方面,此外,还可采用在管内、管外安装翅片等手段对传热管进行强化。2.1强化管程传热目前管程强化传热的研究主要集中在开发异型传热管,如螺旋槽纹管、横纹槽管和缩放管等。国内外已经有许多研究单

6、位和生产厂家成功的应用了技术。(1)螺旋槽纹管换热器管内强化传热主要由两种方式起决定作用流体在管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。据有关文献报道美国国家实验室和技术公司设计、制造的螺旋槽纹管换热器,其传热性能比光管提高倍。我国上海溶剂厂把螺旋槽纹管应用到甲醛余热锅炉中,使传热系数提高了60%。目前,优化螺旋槽纹管的几何尺寸,使之具有良好的传热性能是

7、其今后发展的主要方向。图1为螺旋槽纹管结构,由光滑管在车床上轧制而成,分为单头和多头,用于强化管内气体或液体的传热、强化管内液体的沸腾或管外蒸汽的冷凝。其强化机理为:流体在管内流动时受螺旋槽纹的引导,靠近壁面的部分流体顺槽旋流,有利于减薄边界层厚度;还有一部分流体顺壁面轴向流动通过螺旋槽纹凸起处便产生轴向漩涡,引起边界层分层及边界层中流体的扰动,从而加快由壁面至流体主体的热量传递。(2)横纹槽管换热器流体经过圆环形的凹槽时,管壁上形成轴向旋涡,增加了流体边界层的扰动,使边界层分离,有利于使热量通过边界层进行传递。当漩涡将要消失时,流体又经过下一个圆

8、环形凹槽,所以能保持不断地生成轴向旋涡,这就保证了连续稳定的强化作用。据报道,华南理工大学在研究了一种横纹管折流杆换热器,