資源描述:
《螺旋螺紋換熱器強化傳熱設(shè)計》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、螺旋螺紋換熱器強化傳熱設(shè)計韓強SECESPOL國際集團山東鴻基換熱技術(shù)有限公司摘要:本文對SECESPOL螺旋螺紋換熱器其設(shè)計雙面強化傳熱效果進行了分析,介紹了其在制藥企業(yè)的應(yīng)用點及節(jié)能減排中的應(yīng)用。SECESPOL換熱器為歐盟EU原裝進口產(chǎn)品,是SECESPOL國際集團結(jié)合波蘭格坦斯克理工大學(xué)及多個研究院傳熱技術(shù)之精華,于1988年發(fā)明生產(chǎn)的一種螺旋螺紋管換熱器。產(chǎn)品嚴(yán)格按照美國機械工程師(ASME)標(biāo)準(zhǔn)制造,是目前世界上最先進的管殼式換熱器之一。綜合其設(shè)計理論依據(jù),結(jié)構(gòu)特點,性能分析及客戶案例,它同時具有安
2、全、高效節(jié)能、體積小、表面光潔維護費用低、使用壽命長等特點,相對于傳統(tǒng)換熱器它是具有劃時代意義的節(jié)能產(chǎn)品,通過國內(nèi)上百家制藥企業(yè)的應(yīng)用,在節(jié)能減排中起到了重要的作用。關(guān)鍵詞:換熱器螺旋纏繞安全節(jié)能一.設(shè)計依據(jù):SECESPOL換熱器較傳統(tǒng)換熱器,依據(jù)國際先進設(shè)計理論,計算準(zhǔn)確,設(shè)計合理。1.螺旋螺紋管設(shè)計,雙側(cè)強化傳熱設(shè)計。2.利用歐文(OWEN)湍流抖振頻率準(zhǔn)則原理,消除換熱器湍流抖振現(xiàn)象,熱應(yīng)力自消除。3.利用聲共鳴許用準(zhǔn)則(Eisinger準(zhǔn)則和Bevins準(zhǔn)則),抑制聲駐波,降低運行噪音。1.利用CFD
3、(計算流體力學(xué)技術(shù)),F(xiàn)EM(有限元技術(shù)),提高計算精度。二.獨特設(shè)計及機理:傳熱系數(shù)是傳熱設(shè)備的一個重要技術(shù)指標(biāo),強化換熱表面對流傳熱是提高傳熱系數(shù)的有效措施。SECESPOL換熱器通過獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計,顯著提高換熱系數(shù),實現(xiàn)高效節(jié)能。1.材質(zhì):SECESPOL全不銹鋼換熱器,換熱管為不銹鋼316L材質(zhì),殼程為不銹鋼316材質(zhì),以滿足不同復(fù)雜物料的換熱要求。最高耐溫400℃,最高耐壓1.6Mpa。換熱管壁厚0.6mm。2.螺紋管束:SECESPOL換熱管采用高效不銹鋼雙螺紋管。該管束表面設(shè)計周期變化的環(huán)形螺紋,
4、當(dāng)換熱管內(nèi)外物料流動時,由于流通截面和流動方向的不斷變化,破壞層流底層,提高流體湍流強度和湍流的給熱能力。3.換熱管螺旋纏繞結(jié)構(gòu):換熱管束經(jīng)特殊工藝加工成盤旋纏繞結(jié)構(gòu)。換熱管束兩端通過先強度脹接后焊接的工藝固定在管板上,管束與管板封裝在換熱器殼體內(nèi),管板焊接在兩端封頭上。單位體積內(nèi)增大換面積,經(jīng)盤旋纏繞后的換熱管束拉伸后長度可達(dá)殼體長度的4-6倍,使熱媒體在換熱管內(nèi)停留時間長,換熱更充分。雙側(cè)流體通過時,沿軸向運動,不斷改變流體運動方向。在螺紋管增加湍流強度的同時,再次強化傳熱,保持穩(wěn)定連續(xù)的強化作用,使傳熱效
5、果顯著提高。1.專利100°連接方式:SECESPOL螺旋螺紋纏繞換熱器在接管連接方式上有一項與眾不同的設(shè)計,即在兩端封頭上的兩個接管中心線間的角度α為100°(如圖所示)。此設(shè)計對于提高換熱器的傳熱性能、降低結(jié)垢傾向都具有顯著的效果。該設(shè)計已獲得中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的外觀設(shè)計專利證書((專利號:ZL200620127384.4)。5.非對稱流設(shè)計:SECESPOL換熱器管程殼程容積不相同,殼程容積最大能達(dá)到管程容積的4.2倍,以滿足醫(yī)藥,化工等各種不同復(fù)雜工況要求。三.性能分析:1.全不銹鋼材質(zhì),
6、耐高溫、高壓,設(shè)計壽命長達(dá)40年SECESPOL換熱器的換熱管束和殼體采用不銹鋼316(0Cr17Ni12Mo2)、316L(00Cr17Ni14Mo2)材質(zhì),具有統(tǒng)一的膨脹系數(shù),不會由于壓力和溫度變化而引起換熱器的變形。換熱器耐高溫、高壓,無需加裝減溫減壓裝置,最高耐溫400℃,耐壓1.6Mpa。SECESPOL換熱器嚴(yán)格按照美國機械工程師(ASME)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計制造,設(shè)計壽命為40年.2.高效節(jié)能SECESPOL換熱器,整體先進的設(shè)計,顯著提高換熱能力,尤其在有相變的換熱工況,較傳統(tǒng)換熱器有顯著性能優(yōu)勢。在汽水
7、交換如蒸汽加熱水的工況下,常規(guī)的管殼式換熱器換熱系數(shù)k值一般最高為6000w/(㎡·℃),SECESPOL換熱器其換熱系數(shù)k值可高達(dá)14000w/(㎡·℃),是常規(guī)管殼式換熱器的3-7倍。實現(xiàn)熱量充分利用,節(jié)省能源。3.結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,重量輕,便于安裝相對于傳統(tǒng)換熱器體積龐大,笨重,需要大型吊裝而言,SECESPOL換熱器螺旋纏繞方式,結(jié)構(gòu)緊湊,滿足相同熱負(fù)荷的工況時,SECESPOL換熱器體積只有傳統(tǒng)管殼式換熱器的1/10左右,占地面積小,節(jié)省空間;同時也因為體積小、重量輕,更加便于安裝、拆卸,減少了安裝費
8、用。4.結(jié)垢傾向低,維護方便換熱器結(jié)垢會直接降低換熱效果,進而達(dá)不到工藝要求,影響生產(chǎn),增加維護費用,因此盡量降低結(jié)構(gòu)傾向是換熱器設(shè)計重要因素。SECESPOL從以下方面來降低結(jié)垢傾向。⑴換熱過程降低溫度梯度,減少設(shè)備內(nèi)部結(jié)垢因素;SECESPOL換熱器獨特的螺旋螺紋管長度是殼體的4~6倍,有效的減小了溫度梯度。⑵采用100度連接,可以使換熱器全部參與換熱,不留死角;使流體自動沖刷管路