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1、·156·科技論壇管殼式換熱器的強(qiáng)化傳熱技術(shù)分析張瑞(吉林省四平地質(zhì)工程勘察院，吉林四平136001)摘要：目前階段，在石油化工領(lǐng)域中，管殼式換熱器的應(yīng)用十分廣泛，因?yàn)槠渥陨硭邆涞膹?qiáng)化傳熱技術(shù)，所以備受關(guān)注。在此背景下，管殼式換熱器的強(qiáng)化傳熱技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展，對其進(jìn)行了深入地研究與分析：關(guān)鍵詞：管殼式換熱器；強(qiáng)化傳熱技術(shù)；分析因?yàn)楣軞な綋Q熱器的應(yīng)用范圍廣泛，而且結(jié)構(gòu)相對簡單，成本不高，清洗工作也十分方便，所以，被應(yīng)用在石化以及煉油等多種領(lǐng)域當(dāng)中：傳統(tǒng)弓形折流板換熱器雖然在產(chǎn)業(yè)節(jié)能方面發(fā)揮了重要的作用，但是，在節(jié)能減
2、排的社會(huì)背景下，阻礙了其進(jìn)一步發(fā)展，所以，要想節(jié)能降耗，就應(yīng)該積極地提升換熱器傳熱的效率，進(jìn)而更好地滿足工業(yè)生產(chǎn)過程的要求。1換熱器傳熱強(qiáng)化的作用強(qiáng)化換熱器的傳熱過程，主要的目的就是為了能夠在單位的時(shí)間與傳熱面積中盡量傳遞更多的熱量。而主要的意義就是在特定設(shè)備投資與輸送功耗的隋況下，取得一定的傳熱量，進(jìn)而使得設(shè)備容量不斷增加，不斷增強(qiáng)勞動(dòng)生產(chǎn)率。同時(shí)，在設(shè)備容量不變的隋況下，使得結(jié)構(gòu)緊湊且降低r與有的空間，有效地節(jié)省材料并降低成本：這樣一來，就能夠在特定技術(shù)下，能夠?qū)崿F(xiàn)特殊工藝要求的實(shí)施，2管程強(qiáng)化傳熱分析2l螺旋槽管使
3、用專業(yè)軋管設(shè)備，并且在圓管的表面滾壓螺旋線形狀凹槽，使管內(nèi)部形成螺旋線形狀并凸起，這就是螺旋槽管。如果管內(nèi)介質(zhì)處于流動(dòng)狀態(tài)，那么很容易受到螺旋線形狀槽紋的影響，進(jìn)而使與管壁部分相靠近的介質(zhì)沿槽紋方向出現(xiàn)螺旋陛流動(dòng)，導(dǎo)致邊界層厚度變薄，確保實(shí)際的換熱效果得到提高叱但是，有部分介質(zhì)仍然會(huì)沿著壁面進(jìn)行縱向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，還會(huì)在槽紋凸起的部位出現(xiàn)縱向漩渦情況，進(jìn)而將邊界層分層：這樣一來，就會(huì)使邊界層中介質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度實(shí)現(xiàn)提升，實(shí)現(xiàn)管壁處介質(zhì)與主體介質(zhì)的熱量傳遞?2．2波紋管對管子進(jìn)行加工，使其內(nèi)外都呈現(xiàn)出連續(xù)波紋曲線，這就是波紋管，屬
4、于強(qiáng)化管?波紋管的管子縱向截面呈現(xiàn)的是波形，而且是由相切的不同尺寸圓弧所構(gòu)成：然而，因?yàn)楣軆?nèi)流體的流動(dòng)狀態(tài)是不斷變化的，使得湍流程度提升，強(qiáng)化了傳熱效果。而在不銹鋼薄壁波紋管換熱器的試驗(yàn)與研究當(dāng)中，若使用的介質(zhì)是水．管內(nèi)的傳熱系數(shù)就能夠達(dá)到光管1．8—2．8倍口。如果介質(zhì)是機(jī)油．那么管內(nèi)傳熱系數(shù)是光管的2l一24倍。23內(nèi)插物管這種強(qiáng)化傳熱的方法是在管內(nèi)插入物確保介質(zhì)形成漩渦運(yùn)動(dòng)的前提下，提高流體徑向混合，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)速度和溫度的均勻分布，增強(qiáng)傳熱性能?其中，將內(nèi)插物管應(yīng)用在高黏度流體與低雷諾數(shù)中，實(shí)際的傳熱效果更理想：但是
5、，插入物可以選擇的種類眾多．而比較常見的就是螺旋片、螺旋線與扭帶。在實(shí)際的試驗(yàn)當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)處于層流換熱狀態(tài)時(shí)，將扭帶插入到管內(nèi)以后，對流傳熱的系數(shù)能夠增加2—3倍左右a：3殼程強(qiáng)化傳熱分析考慮到問壁傳熱原理內(nèi)容，在傳熱效果不高的一側(cè)．會(huì)對換熱設(shè)備換熱的效率產(chǎn)生一定的影響。然而，該側(cè)一股部在殼程處，所以，不斷研究并開發(fā)了以下i種換熱器類型。3．1折流桿換熱器將殼程折流板轉(zhuǎn)變成折流桿，同時(shí)予以固定管束，這就是折流桿換熱器：其中，從不同方向?qū)Q熱管進(jìn)行同定，這樣一來，在流體的作用之下．H{現(xiàn)振動(dòng)隋況的幾率就會(huì)降低。在上世紀(jì)的中
6、后期，某石油公司針對管殼式換熱器內(nèi)部存在的問題進(jìn)行了改善．并且研發(fā)了殼程介質(zhì)，使其成為能夠縱向流動(dòng)的折流桿式換熱暑驢。其中．菲利普公司所使用的螺紋管，就將其當(dāng)作換熱管，與弓形折流板換熱器相比，其傳熱系數(shù)得到提升，而實(shí)現(xiàn)壓漿的減少目前，在無相變與有相變的冷凝傳熱方面，折流桿螺旋槽管硝弗器的應(yīng)用，使得總傳熱系數(shù)有所提高，還能夠避免震動(dòng)破壞問題的發(fā)生現(xiàn)階段，部分單位將圓鋼條轉(zhuǎn)變成扁鋼條或者是波形扁鋼等，實(shí)際效果十分理想。但是，這種結(jié)構(gòu)通常比較適用在大流量隋況下二32螺旋折流板換熱器這種類型的換熱器會(huì)使用若干1／4殼程截面的扇形
7、板來進(jìn)行組裝，并形成螺旋形狀的折流板．確保殼程介質(zhì)能夠呈現(xiàn)出螺旋流動(dòng)狀態(tài)。這樣一來，介質(zhì)流動(dòng)返混就比較少，而且不容易出現(xiàn)死區(qū)，并且在離心力的作用與影響之下，介質(zhì)和換熱管在接觸以后就會(huì)與管壁相脫離，并形成尾流，充分地分離邊界層，對傳熱的效果進(jìn)行了有效地改善目。在相同流量的條件之下，最大的壓降可以降f氐45％。與此同時(shí)，螺旋折流板在壓降比較低的情況下，能夠保證介質(zhì)出現(xiàn)較大流速，進(jìn)而提高雷諾數(shù)，有效地提升傳熱數(shù)。而最大的牦點(diǎn)就是在單位壓降之下，其換熱系數(shù)比較高，而且比較適用于對流體誘導(dǎo)震動(dòng)與污垢熱阻等方面要求比較高的領(lǐng)域，而且
8、，高粘度流體效果十分明顯。33曲面弓形折流板換熱器現(xiàn)階段，研發(fā)出一種新型的管殼式換熱器，即曲面弓形折流板換熱器，曲面是圓弧面。其中，各折流板曲面外凸的—側(cè)需要與殼程流體進(jìn)口相對，同時(shí)，使用這種折流板能夠保證被導(dǎo)流以后的殼程流體流動(dòng)曲線更加光滑，與介質(zhì)的流通通道相吻合，進(jìn)而對殼程介質(zhì)流動(dòng)速度分布情況予以全面改善，減少流
