管殼式換熱器新型強化傳熱技術(shù)

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1、第28卷第6期石油化工設(shè)備Vol.28No.61999年11月PETRO-CHEMICALEQUIPMENTNov.1999文章編號:1000-7466(1999)06-0042-04
管殼式換熱器新型強化傳熱技術(shù)李爾國,俞樹榮,何世權(quán)(甘肅工業(yè)大學(xué)石油化工學(xué)院,甘肅蘭州730050)摘要:介紹了管殼式換熱器的管程和殼程新型強化傳熱技術(shù)機理及其在高效換熱器中的應(yīng)用,并闡述了換熱器的最新技術(shù)動向。關(guān)鍵詞:管殼式換熱器;管程;殼程;強化傳熱中圖分類號:TQ051.501文獻標(biāo)識碼:ANewheattransferaugmentationtechniquesofshell-and-tubeheat

2、exchangersLIEr-guo,YUShu-rong,HEShi-quan(PetrochemicalSchoolofGansuUniversityofTechnology,Lanzhou730050,China)Abstract:Methodsforimprovingtheheatexchangeinbothsidesintheshell-and-tubeheatexchangersaremain-lyintroduced.Thepropertiesandstructureofnewefficientshell-and-tubeheatexchangersaredescribed.D

3、evelop-mentofheatexchangertechnology,forexample,computationalfluiddynamics(CFD),isintroduced.Keywords:shell-and-tubeheatexchangers;tubeside;shellside;enhancementofheattransfer管殼式換熱器具有結(jié)構(gòu)堅固、適應(yīng)性強、選材化選擇方法進行了深入研究,發(fā)現(xiàn)單頭螺旋槽管比[5]廣、易于制造及成本低等優(yōu)點,在化工等工業(yè)部門被多頭螺旋槽管的性能好。將螺旋槽管用于甲醛余[6]廣泛應(yīng)用。為了提高和強化管殼式換熱器的傳熱效熱鍋爐中,節(jié)約了材料

4、消耗及電耗;用于壓縮機排率,近年來各國開展了許多研究工作,除了對管殼式氣冷卻,使傳熱強化了3倍;用于常減壓原油-渣油[1～3]換熱器,傳熱系數(shù)提高了1.2～1.5倍[6]。德國Hde換熱器的設(shè)計方法作改進外,主要是對該類換熱器的傳熱管件及結(jié)構(gòu)作改動,從而實現(xiàn)強化傳熱。公司的螺旋槽管,管內(nèi)傳熱效率明顯地優(yōu)于光管,當(dāng)51管程強化傳熱2300

5、器代替原設(shè)計的光管換熱器,總傳熱系數(shù)提高了2[8]螺旋槽能在有相變和無相變的傳熱中顯著地提高管倍。美國加州GA技術(shù)公司開發(fā)的內(nèi)外螺紋溝槽內(nèi)外的給熱系數(shù),具有雙面強化傳熱作用,其管內(nèi)傳管,其管子內(nèi)側(cè)和外側(cè)均有波紋的螺旋槽,該管效率[9]比一些擴面管提高1.5倍,是普通光管的4倍。熱強化主要由兩種流動方式起決定作用,一是螺旋槽對近壁處流體流動的限制作用,使管內(nèi)流體做整體螺旋運動來產(chǎn)生局部二次流。二是螺旋槽導(dǎo)致的形體阻力,產(chǎn)生逆向壓力梯度使邊界層出現(xiàn)分離。圖1為螺旋槽管結(jié)構(gòu)示圖,D為管內(nèi)徑,e為凸起高度,P為凸緣間距。實驗表明,當(dāng)e/D在0.036～0.05時,P/e的最佳值約為15。流體在同樣壓

6、力損失下,圖1螺旋槽管結(jié)構(gòu)[4]其換熱系數(shù)可增大1.25倍。華南理工大學(xué)對螺旋1.2內(nèi)插件槽管管內(nèi)流體的流態(tài)、強化傳熱機理及管參數(shù)的優(yōu)內(nèi)插件不僅可以促進管內(nèi)流體形成湍流,同時
收稿日期:1999-05-25作者簡介:李爾國(1975-),男,安徽省天長市人,碩士生。第6期李爾國,等:管殼式換熱器新型強化傳熱技術(shù)·43·可以擴大傳熱面積,提高傳熱效率。目前管內(nèi)內(nèi)插物礎(chǔ)上對管束進行優(yōu)化設(shè)計,對光管用專用設(shè)備加工主要是利用各種金屬的條、帶、片和絲等繞制或扭曲而成的(圖3),具有雙面強化作用。由中國石化北京3成螺旋形(如麻花鐵、螺旋線、螺旋帶及螺旋片等),設(shè)計院設(shè)計的錦州石化公司錦州煉油廠2萬m/h

7、或沖成帶有缺口的插入帶。為了尋找出一種既可提(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))制氫裝置中的脫丁烷汽油冷卻器和吸收[6]高傳熱系數(shù),壓強又增加不大的內(nèi)插件,華南理工大塔中段回流冷卻器,若采用光管換熱器,所需面積學(xué)與中國石化北京設(shè)計院合作,研制了交叉鋸齒形較大,影響了平面布置。若選用內(nèi)波紋螺旋管換熱2內(nèi)插件,可直接形成流體的混合。在U形管中插入器,則前者采用2臺90m的換熱器,后者采用2臺2單、雙螺旋片和螺旋線以強化沸騰傳熱,實驗證明