分析新型換熱器的技術研究進展及其應用

    【中國制冷網】摘要：蛛迷了國內外近年來張化傳熱元件與高效換熱器的研究概況，介紹了甄化傳熱元件和新型殼程結構的匹書與高效換熱器的開發進展，以及制冷用板式換熱器的結構及其特點，對板式換熱器在制冷技術中的應用與發展進行了探討。關健詢:強化傳熱;殼租結構;高效換熱器;板式換熱器;坪接式

    中圖分類號:TU832.2十3文獻標識碼:B
    

    1.強化傳熱元件與高效換熱器研究進展
    

    1.1橫墳管折流桿換熱器
    

    這是融合了折流桿換熱器技術與橫紋管強化技術的一種高效換熱器.折流桿換熱器是美國菲利普公司上世紀70年代為解決天然氣換熱器的流體誘導振動問題開發的一種桿式折流柵換熱器。其特點是抗振力強，消除了殼程滯流區，改善了殼程流體的速度和溫度的分布。桂林化工機械廠曾與華南理工大學錢頌文教授合作并成功地將強化傳熱元件螺旋描管用于折流桿換熱器，節省換熱面積接近60%，效果十分顯著.目前，螺旋植桿折流桿換熱器在桂林化工廠已系統化生產。近年來，桂林化工機械廠、華南理工大學化學工程研究所和國家教委傳熱與節能開發研究實驗室合作，將在相同管內流速下傳熱效率優于螺旋植管的橫紋管用于折流桿換熱器.1995年5月設計制造的DN1400橫紋管折流桿換熱器在云南某中型化肥廠變換系統投人工業運行，取代了原使用的DN2400列管式折流板主熱交換器，以540mZ的換熱面積取代了原設備1627m，的換熱面積，設備重量由原來的37.61d減小到17.27d，設備投資節省1/3.強化傳熱元件的應用與高效換熱設備的開發:極大地提高了企業的經濟效益和社會效益.橫紋管折流桿換熱器的開發應用結果證明，強化傳熱元件與折流桿的有機組合.在提高管程換熱速率的同時也提高了殼程的換熱速率.工業運行證明橫紋管具有傳熱效率高、流體阻力小、抗振性能好的特點。
    

    1.2縮放管整圓抽孔折流姍板換熱器
    

    我國現有的中型氮肥廠氫氮氣壓縮機冷卻器，長期以來傳熱效率低，冷卻器的流路不暢，流體橫向沖刷所引起換熱管的振動一直是未解決的技術難題，直接影響中氮壓縮機的工作效率.縮放管整圓槽孔折流柵板換熱器是近兩年來廠校合作開發的另一種新型換熱器，是又一種強化傳熱元件與新型殼程折流結構的優化組合.通常認為強化對流給熱的方法是反復改變縱向壓力梯度作用下流體的流動，這種流動方式由依次交替的擴展段和收縮段來實現.大童研究證明，波型通道在相同流動阻力下，較平行流道具有更高的傳熱性能.縮放管其擴展段得到有效的利用，收縮段還利用了流體粘附層速度提高的效果;整圓榴孔折流柵板即折流姍板為一個整圓不開弓形口而洗通每排管的管橋，格孔參數可根據所需流速的大小來確定.新開發的高效換熱器取代了我國中型氮肥廠國產氫氮氣壓縮機一、二、三段原有的回環形折流板冷卻器.縮放管整圓槽孔折流柵板換熱器工業應用操作運行的結果表明具有明顯的強化傳熱效果.
    

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西來峰焦化廠所需螺旋板換熱器采購招標淺談換熱管脹焊并用連接制造換熱器管板加熱爐空氣換熱器自動保護系統工作原理

    1.3蛛旋扁管換熱器
    

    螺旋扁管(TwistedTabe)是瑞典AUares公司近年推出的一種高效換熱元件，螺旋扁管的結構特點是管子換熱段的任一截面均為一長回，當組裝成換熱器時可以混合管束(即螺旋扁管與光滑管混合使用)，也可以是純螺旋扁管.螺旋扁管的制造過程由“壓偏”、“熱扭”兩個成形過程完成，管子截面類似于橢圓管，橢目的長短軸比值根據換熱管程和殼程的流速設計確定，當管程流盆較低時.可增大長、短軸之比值，減少流通截面以提高流速，使換熱器兩側處于較理想的流動狀態。從管型、管末的結構分析，可以認為螺旋扁管的強化傳熱主要在于，螺旋扁管的獨特的結構能使管程和殼程同時處于螺旋運行，促使湍流程度.螺旋扁管組裝的換熱器較常規的換熱器的總傳熱系數商40%，而壓力降幾乎相等，這與以增大泵功率的消耗來提高傳熱效率具有截然不同的效果.螺旋扁管換熱器可以用于氣一氣，液一液，液一氣換熱過程.在化工、石油化工工業中具有廣闊的應用前景.
    

    1.4空心環管殼式換熱器
    

    空心環管殼式換熱器，是華南理工大學化學工程研究所和國家教委傳熱與節能開發研究實驗室鄧先和等人發明的一種新型管殼式換熱器.已獲得國家發明專利。空心管殼式換熱器的開發主要解決了國內硫酸、石油化工等行業氣一氣換熱過程中.管殼式換熱器傳熱性能差、鋼材耗童大、流體阻力高、系統操作電耗大的技術難題.采用整體結構優化的空心環管殼式換熱器取代折流隔板式換熱器，能使換熱氣鋼材減少35寫~50%，氣體壓降減少30%~40%.空心管殼式換熱器以強化管型作為換熱管，能夠同時強化管內與管間支撐物，空隙率大，對流體形成阻力小，其殼程管隙間流體絕大部分壓降可作用在強化管的粗糙傳熱面上用以促進壁流體傳熱滯流層的湍流強度，降低傳熱傳阻、達到強化傳熱的目的。實驗研究結果還表明，當支承同樣的強化管束(即橫紋管束)時，空心環支承結構較美國菲利浦石油公司上世紀70年代開發的折流桿支承結構更能使粗糙管束獲得好的強化傳熱效果，在同等殼程條件下，給熱系數高約35%。
    

    綜上所述，強化傳熱元件的開發研究必然會帶來多種殼程折流結構的進步，強化傳熱元件管內流動狀態的改變，管間折流形式要研究相應的結構與之相適應，這樣才能達到管內與管間整體強化傳熱效果。工業應用結果表明了多種強化傳熱元件的研究成果是一個基礎，新型殼程折流結構(如折流桿、整圃槽孔折流柵板、空心環折流網板等)的開發使管殼式換熱器的折流結構不斷變化。目前，可以根據不同的操作條件，不同的使用工況，組合成各種新型高效的換熱器。
    

    2.板式換熱器在制冷技術中的應用與發展
    

    板式換熱器是一種高效、緊湊的換熱設備。19世紀80年代它是s*先作為連續低溫殺菌器研制成功的，到上世紀20年代開始應用于食品工業.由于板式換熱器在制造和使用上都有一些獨特之處。因此，目前板式換熱器已經廣泛應用于石油、化工、輕工、電力、冶金、機械、能源等工業領域，成為換熱器家族中一種極有競爭力的品種。在制冷技術中，換熱器是不可缺少的制冷設備，冷凝器、蒸發器、回熱器以及中間冷卻器等換熱器設備，不僅在重量、體積和金屬耗量上占整個制冷裝置的50寫以上，而且對制冷性能也會產生重大影響。因此，強化制冷換熱器的傳熱，減少重量和體積，降低金屬消耗量一直是制冷技術中的發展方向，現已出現了一種新型的、全焊接式的板式換熱器在制冷技術中的應用，并且表現出強勁的發展潛力。

    與制冷用殼程管式換熱器相比，除了具有板式換熱器的一般特點，制冷用板式換熱器還具有如下特點。

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