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浅谈管壳式换热器论文
摘要
本文叙述了管壳式换热器的分类、及关于管壳式换热器标准的常见问题,管壳式换热器的结构形式及传热性能比较,管壳式换热器的特性与用途及优缺点分析,
Abstract:
第三章管壳式换热器与板式换热器的比较11
第一章引言
随着科技高速发展的今天,换热器已广泛应用国内各个生产领域,换热器跟人们生活息息相关。
换热器顾名思义就是用来热交换的机械设备。
有气体-气体交换,气体-液体交换,液体-液体交换这几种。
就是一种介质热能降低,另一种介质热能增多,达到热平衡,符合Q(吸)=Q(放)的热平衡公式
换热器是一种非常重要的换热设备,能够把热量从一种介质传递给另一种介质,在各种工业领域中有很广泛的应用。
尤其在化工、能源、交通、机械、制冷、空调等领域应用更广泛。
换热器能够充分利用工业的二次能源,并且能够实现余热回收和节能
任何一种石油、化工产品,都是人们利用一定的生产技术和按照特定的工艺要求,将原料经过一系列的物理或化学加工处理得到的。
在生产实践中,要实现某种化工生产就需要有相应的机器和设备。
石油化学等过程工业的绝大数生产过程都是在化工设备这一特定空间内进行的。
化工容器及设备是为生产工艺过程服务的,它必须在规定的工艺条件下,在单位时间内,尽可能利用最少的资源,最小的空间生产最多的产品,而且在经济上也是最为合理的。
他们的性能,对整个装置的产品产量、生产能力、消耗定额以及“三废”治理和环境保护等方面都有重大影响。
随着石油化工装置的大型化和高参数化,开发和应用新型、高效、节能的化工设备,对于一个公司特别是民营企业来说是提高竞争力的关键因素。
第二章管壳式换热器的原理
2.1管壳式换热器的工作原理
管壳式换热器由一个壳体和包含许多管子的管束所构成,冷、热流体之间通过管壁进行换热的换热器。
管壳式换热器作为一种传统的标准换热设备,在化工、炼油、石油化工、动力、核能和其他工业装置中得到普遍采用,特别是在高温高压和大型换热器中的应用占据绝对优势。
通常的工作压力可达4兆帕,工作温度在200℃以下,在个别情况下还可达到更高的压力和温度。
一般壳体直径在1800毫米以下,管子长度在9米以下,在个别情况下也有更大或更长的。
工作原理和结构图1[固定管板式换热器]为固定管板式换热器的构造。
A流体从接管1流入壳体内,通过管间从接管2流出。
B流体从接管3流入,通过管内从接管4流出。
如果A流体的温度高于B流体,热量便通过管壁由A流体传递给B流体;反之,则通过管壁由B流体传递给A流体。
壳体以内、管子和管箱以外的区域称为壳程,通过壳程的流体称为壳程流体(A流体)。
管子和管箱以内的区域称为管程,通过管程的流体称为管程流体(B流体)。
管壳式换热器主要由管箱、管板、管子、壳体和折流板等构成。
通常壳体为圆筒形;管子为直管或U形管。
为提高换热器的传热效能,也可采用螺纹管、翅片管等。
管子的布置有等边三角形、正方形、正方形斜转45°和同心圆形等多种形式,前3种最为常见。
按三角形布置时,在相同直径的壳体内可排列较多的管子,以增加传热面积,但管间难以用机械方法清洗,流体阻力也较大。
管板和管子的总体称为管束。
管子端部与管板的连接有焊接和胀接两种。
在管束中横向设置一些折流板,引导壳程流体多次改变流动方向,有效地冲刷管子,以提高传热效能,同时对管子起支承作用。
折流板的形状有弓形、圆形和矩形等。
为减小壳程和管程流体的流通截面、加快流速,以提高传热效能,可在管箱和壳体内纵向设置分程隔板,将壳程分为2程和将管程分为2程、4程、6程和8程等。
管壳式换热器的传热系数,在水-水换热时为1400~2850瓦每平方米每摄氏度〔W/(m(℃)〕;用水冷却气体时,为10~280W/(m(℃);用水冷凝水蒸汽时,为570~4000W/(m(℃)。
2.2管壳式换热器的形式与结构
管壳式换热器是把管子与管板连接,再用壳体固定。
它的形式大致分为
固定管板式、釜式浮头式、U型管式、滑动管板式、填料函式及套管式等几种。
根据介质的种类、压力、温度、污垢和其他条件,管板与壳体的连接的各种结构特点,传热管的形状与传热条件,造价,维修检验方面等情况来选择设计制造各种管壳式换热器。
2.2.1固定管板式换热器
固定管板式换热器的两端管板,采用焊接方法与壳体连接固定,如图1-1-3和1-1-5所示。
这种换热器结构简单;喜爱相同的壳体直径内,排管最多,比较紧凑;在有折流板得壳侧流动中,E旁路最小,管程可以分成任一偶数程数。
由于两个管板呗换热管相互支撑,与其他管壳式换热器相比,管板最薄,不仅造价低而且每根管子内侧都能进行清洗。
但壳侧清洗较难,不能机械清洗,所以宜用不易结垢和清洁的流体。
当管束和客体之间的温差太大而产生不同的热膨胀时,常会使管子与管板得接口脱开,从而发生接孩子泄露。
为此场子啊外壳上焊一膨胀节。
但它仅能减少而不能完全消除由于温差产生的热应力,且在多程换热器中,这种方法不能照顾到管子的相对移动。
由此可见,这种换热器比较适合用于温差较大但课程压力不高以及壳程结垢不严重或能用化学清洗的场合。
由于此类换热器集中了管壳式换热器的优点,因此应用相当广泛。
2.2.2浮头式换热器如图1-1-4所示。
浮头式换热器针对固定管板式换热器的缺陷在结构上做了改进,两端管板只有一端管板与壳体固定,而另一端的管板可以在壳体内自由移动,该端称为浮头。
这类换热器壳体和管束对膨胀是自由的,故当两种介质温差较大时,管束与壳体之间不产生温差应力。
浮头端设计成可拆结的
构,是管束可以容易地插入或抽出(也有设计成不可拆的),这样为检修、清洗提供了方便。
但结构较为复杂,而且浮头端此奥该子啊操作时无法知道泄流情况,所以在安装时要特别的注意其密封限制。
浮头式换热器适用于管壳壁间温差较大,或易于腐蚀和易于结构的场合。
但这类换热器结构复杂,笨重,造价约比固定管板式高20%左右,材料消耗量大。
管束可壳体的间隙较大,故有害E流路较严重,在设计时要尽量避免这一短路。
至于壳程的压力也受到了滑动接触面的密封限制。
2.2.3U型管式换热器
U型管式换热器如图1-1-6和1-1-8所示,U型管式换热器仅有一块管板。
它是将管子弯成U型,管子两端固定在同一块管板上。
由于壳体和管子分开,管束可以自由伸缩,不会因管壁、壳壁之间的温度差而产生热应力,热补偿性能好。
管程为双管程,流程较长,流速较高,传热性能好,承压能力强。
因U型管式换热器仅有一块管板,且无浮头,所以结构简单,造价比其他换热器便宜,管束可以可壳体内抽出,管外便于清洗,但管内清洗困难,所以管内的流体必须是清洁
及不易结垢的物料。
由于传热管的结构型式关系,管子的更换除外侧管子外,内部管子大部分不可能更换,管束中心部分存在间隙,所以流体易走短路,影响传热效果,故通常在此处设有假管或中间挡板(简图1-1-6)以减少这一流动死区。
而且管板上排列的管子较少,结构不紧凑。
U型管的弯管部分曲率不同,管子长度不一,因而物料分布不如固定管板式换热器均匀。
管子因渗漏而堵死后,将照成传热面积的损失。
U型管式换热器,一般使用高温高压的情况下。
尤其在压力较高的情况下,在弯管段壁厚要加厚,以弥补弯管后管壁的减薄。
如壳程需要经常清洗的管束,则要求采用正方形排列,一般情况下都按三角形排列,管程为偶数。
壳程内可按工艺要求设置纵向隔板组成双壳程换热器,以增加壳侧介质流速(1-1-8),提高换热设备的传热效果。
纵向隔板安装在平行于传热管方向(纵向隔板按工艺要求决定)
2.2.4填料函式换热器
对于一些腐蚀严重,温差较大而经常要更换管束的冷却器,采用填料
函式换热器要比浮头式或固定式换热器优越的多。
它是具有浮头式换热器的优点,有克服了固定式换热器的缺点,结构较浮头简单,制造方便,易于检修清洗。
填料函式换热器的管板也仅有一端与壳体固定,另一端采用填料
函密封,如图1-1-7所示,它的管束也可以自由膨胀,所以也不需要考虑由于管壁、壳壁温度引起的热应力。
且管程和课程都能清洗,加工制造叫浮头简便,且造价较低。
但由于填料密封处易于泄露,故壳程压力不能过高,也不易于壳程内为易挥发、易燃、易爆和有毒介质的场合。
目前所使用的填料函式换热器都较小,使用在直径700mm以下,大直径填料函式换热器采用的很少,尤其在操作压力及温度较高的条件下就更少。
2.2.5其他类型的换热器
2.2.5.1滑动管板式填料函换热器如图1-1-9及图1-1-11所示之结构。
管束可以从壳体中抽出,易于清洗,但在填料内侧密封处,管程与壳程之间仍会产生串流现象,当两种介质相混而不相容时,往往会产生事故。
而图1-1-10所示之结构形式,采用管、壳程完全隔离的填料函结构,解决了两程之间的串流现象,但为了能将管束从壳体中抽出,管箱法兰一定要做成可拆式的形式。
以上几种结构,可按具体情况选用。
填料一般可以采用油浸石棉。
双填料函式管板式换热器如图1-1-12所示。
它是在一般滑动管板的基础上,对填料密封结构进行了改进,它不仅具有一般滑动管板的优点,而且密封性能更为可靠,与目前常用型式的浮头换热器相比,就有一定的特点,以内圈为主要密封,防止内漏及外漏,而以外圈为辅助密封,并在两填料圈之间设计了一个泄漏引出管,与低压放空总管相连接,以防止泄漏而引起事故产生。
该结构适用于有毒、易燃、易爆等物料的我操作。
2.2.5.2双管板换热器一般有两种形式,普通型双管板和整版式双管板换热器。
在实际应用中,采用普通型双管板较为普遍,由于整体式管板加工麻烦,所以很少使用。
双管板换热器主要使用于当两程之间的物料相混合,将会产生严重的后果,这种型式在下列情况下采用。
(1)防腐性
管内与管间的流体不接触时不会产生腐蚀现象,但当两种流体相混
后会引起严重腐蚀。
(2)若一侧为剧毒的流体,如果渗入第二侧内,且将此剧毒的物质
波及到大面积的场合,而该工厂在设计时未考虑防止这种情况的发生(如波及到冷却及加热的公共系统中去)。
(3)安全方面
当两种流体相混(接触)后,会引起燃烧和爆炸。
(4)设备的污垢
当两种流体相混后,会形成树枝状物质或聚合物。
(5)催化剂中毒
与第二种流体接触后,会改变催化剂性能或与催化剂起化学反应。
(6)还原反应
在两种流体接触后,使一种化学反应受限制或不产生反应。
(7)产品不纯
在与第二种流体接触后,可能会污染产品,是产品质量下降。
图1-1-13为普通双管板之结构型式,两官办的连接螺栓之间垫以圆环1,调整两罐板之间距,但必须保证两管板平行。
下管板采用焊接或胀接连接。
当管板与上管板连接采用有台肩的螺栓紧固时,不会影响下管板。
整体式双管板结构型式如图1-1-14所示。
该管板是由一块厚度大于两管板厚度之和的厚度制成。
在制作的过程中,按要求钻孔后,再用特殊的刀具在每一管板所需的交接处,开一大于节距t的圆槽d1(开槽高度由设计而定,但必须保证两管板的厚度),如图1-1-15所示。
圆槽之间互相沟通,形成一间隙,在管板边缘处开两个接口孔。
(开孔高度应在两管板之间),以排除及测试流体渗漏的情况。
整体式换热器,在钻孔时不会产生上下管板位移而出现错孔的现象,安装管束方便。
由于两管板是一整体结构,强度高,连接处密封性能好,但加工制造麻烦。
2.2.5.3薄管板换热器
薄管板换热器在目前工程项目中,已逐渐推广应用。
使用中压、大直径(在Φ2000mm以上)换热设备上,都已取得了较满意的结果。
在设计时,可省去繁琐的管板计算及解决厚管板材料的供应困难,特别是对不锈钢和贵金属,如钛等厚板材料的供应困难。
对管板本身来说,材料可节约70%―80%,当压力较高时可达到90%,尤其对不锈钢换热器意义更大,而且加工方便。
由于薄管板具有这些特点,所以它是一种很有发展前途的换热设备。
薄管板的结构,目前已有三种型式,如图1-1-16所示。
图1-1-16(a)是从德国引进装置中的薄管板结构,管板贴于法兰表面,图1-1-16(b)为前苏联FOCT标准的结构,管板嵌入法兰内,表面车平;图1-1-16(c)为我国上海医药设计院设计的结构,管板在法兰下面与筒体焊接。
从管板强度来看,上海设计院设计的结构较好。
它具有较大的灵活性,主要是管板离开了法兰,减少了法兰力矩对管板的影响,从而降低了管板由法兰引起的应力。
因法兰力矩引起的管板应力是主要的,因此减少法兰力矩引起的应力,相应地降低了管板总的应力。
从防腐蚀要求来考虑,各有优缺点,当管间有介质通过时,上海设计院设计的结构较好,因法兰不与腐蚀介质接触,可采用普通碳钢制造;德国的结构对管内有腐蚀介质时较为有利,法兰与管内介质不接触,而不需要采用耐腐蚀材料制造;前苏联的结构型式较差,无论管内或管间,只要有一侧通过腐蚀介质时,都与法兰接触,因而必须采用耐腐蚀材料制造。
在设计时可根据腐蚀介质在管间或管内通过的情况,作相应有力的选择。
有与管板较薄,焊接后容易变形。
因而必须制定合理的制造工艺和焊接方法,以消除焊接变形。
2.3管壳式换热器的传热性能分析
由传热过程分析可知,单位时间内传热量如下式所示:
Φ =KVΔtm
可见,增大传热面积A、传热系数K和平均温差Δtm都可以增大传热量Φ 。
2.3.1增大传热面积
(1)合理优化结构,如采用合适的内外导流筒,增大有效传热面积。
(2)增大传热的扩展表面,如在管内外增加肋片或翅片,提高单位容积内设备的换热面积来增强换热。
(3)将管壳式换热器串联增大换热面积。
2.3.2 增大传热平均温差
传热平均温差的大小主要由冷热两种流体的温度所决定,当两边流体均为变温的情况下,应当尽可能考虑从结构上采用逆流和接近逆流的流向以得到较大的Δtm值。
2.3.3 增大传热系数
传热过程中,各热阻与总传热系数关系如下
要增大总传热系数,就要设法减小对K值影响较大的项。
如果污垢热阻较大时,则应主要考虑如何防止或延缓垢层的形成或使污垢层清洗方便当hi和h。
差别不大时,最好能同时提高两流体的对流换热系数;而当两者差别较大时,要设法增大换热系数较小的一项。
2.4 提高管壳式换热器传热能力的措施
管壳式换热器的传热能力是由壳程换热系数、管程换热系数和换热器冷、热介质的对数平均温差决定的,因此,提高管壳式换热器传热能力的措施包括以下几点。
(1)提高管壳式换热器冷、热介质的平均对数温差冷、热介质平均对数温差除直接受冷、热介质进出口温度影响外,还受到冷、热介质的流动方向和换热流程的影响。
当换热器冷、热流体的温度沿传热面变化时,两种流体逆流平均温差最大,顺流平均温差最小,在实际换热器设计中,冷、热流体多采用交错流方式,其平均对数温差介于逆流和顺流之间。
因此,应尽量增加换热器冷、热流体的逆流比例,提高冷、热流体的对数平均温差,提高换热器的传热能力。
(2)合理确定管程和壳程介质。
在换热器设计中,对于壳程安装折流板的换热器来说,Re>100时,壳程介质即达湍流,因此,对于流量小或粘度大的介质优先考虑作为壳程换热介质;由于管程清洗相对于壳程清洗要容易,因此对于易结垢、有沉淀及杂物的介质宜走管程;从经济性考虑,对于高温、高压或腐蚀性强的介质,作为管程换热介质更加合理;对于刚性结构的换热器,若冷、热介质温差大,因壁面温度与换热系数大的介质温度接近,为减小管束与壳体的膨胀差,换热系数大的介质走壳程更加合理,而冷、热介质温差小,两介质换热系数相差大,换热系数大的介质走管程更加合理。
(3)采用强化管壳式换热器传热的结构措施。
在换热器设计中,通常采用强化传热的措施来提高换热器的传热能力。
强化传热的常用措施有:
采用高效能传热面、静电场强化传热、粗糙壁面、搅拌等。
第三章管壳式换热器与板式换热器的比较
3.1管壳式及板式换热器结构简介
(1)管壳式换热器
管壳式换热器是由前水室、管束、筒体、后水室等组成。
管束采用可抽式管束,它由前后管板、折流板、拉杆、定距管、换热管组成。
拉杆与管板、拆流板采用丝扣连接,换热管与管板采用胀接加密封焊。
在壳侧水入口处的管束上设置防冲板,以防止被冷却水直接冲刷换热管。
为了减少管束装入或抽出筒体时的摩擦力,在管束上设有滑轨。
为了检查清理室中垃圾、泥沙及管子的堵塞等,在前后水室端盖上设有检查孔。
为了监视水水换热器的运行情况,在被冷却水侧(除盐水侧)及冷却水侧(海水侧)进出口都设置温度和压力测点,此外还设有排气和放水接口等。
(2)板式换热器
板式换热器是由一组波纹形的平行金属板构成的,在板片的4个拐角处都有通道孔,板被夹紧在一个侧面附有连接管的固定板和活动压紧板的框架中,并用夹紧螺栓加以夹紧。
这些连接管同板上的通道孔对中,并与热交换的两种液体的外部管路相连,传热板和活动压紧板悬挂在顶部承载梁的下面并由底部横梁使其对准定位。
传热板本身是有其有特定形状并被固紧的垫片密封,以防止外部泄漏,并把热交换的两种液体按逆流方式交替地流过另一对传热板之间的通道内。
板片上的波纹不但提高流体的湍流程度,并且形成许多接触点,以承受正常的运行压力。
流体的流量、物理性质,压降和温度差决定了板片的数目和尺寸
3.2流动传热设计比较
管壳式换热器的管子是换热器的基本构件,它为在管内流过一种流体和穿越管外的另一种流体之间提供传热面。
根据两侧流体的性质决定管子材料,将具有腐蚀性,水质差的海水放在管内流动,水质较好的除盐水放在管子外壳侧,这样管子只需采用耐海水腐蚀的钛管,同时清洗污垢较为方便,管径从传热流体力学角度考虑,在给定壳体内使用小直径管子,可以得到更大的表面密度,但大多数流体会在管子表面上沉积污垢层,尤其管内冷却水水质较差,泥沙和污物及海生物的存在,都可能会在管壁上形成沉积物,将传热恶化并使定期的清洗工作成为必要,管子清洗限制管径最小约为20mm,钛管一般采Φ25mm,对给定的流体,污垢形成主要受管壁温度和流速的影响,为得到合理的维修周期,管内侧水的流速应在2m/s左右(视允许压降的要求)。
由于一般冷却水选用海水、河水等,较易引起结垢,对管壳式换热器,应根据水质含沙量情况需设置胶球清洗装置进行定期清洗。
板式换热器的冷却水和被冷却水在波纹板的两侧对流,波纹采用人字形波纹,这些传热板的波纹斜交,即在相邻的传热板上具有倾斜角相同而方向不同的波纹。
沿流动方向横截面积是恒定的,但是由于流动方向不断变化致使流道形状改变,而引起湍流。
一般传热板的波纹深度为3~5mm,湍流区流速约为0.1~1.0m/s,波纹板很薄,厚度为0.6~1mm,相邻板间要有许多接触点,以承受正常的运行压力,相邻的板有相反方向的人字形沟槽,两种沟槽的交叉点就形成接触点,这样还可消除振动,并且在促进湍流和热交换的同时,消除了由于疲劳裂缝引起的内部泄漏。
人字形波纹板湍流度较高,高湍流还能充分发挥清洗作用,可以特别有效的将沉积污垢减至最小,但是波纹板的接触点较多,当液体水质差,含有悬浮的固体颗粒、杂物和水草等时,由于板间隙很窄,所以要尽可能地保证将所有2mm以上颗粒在进入换热器以前,都要过滤掉,假如滤网不能有效地发挥作用,就容易发生堵塞。
3.3传热系数的比较
管壳体换热器中,一种流体横向掠过管子通过管壁与管内流动的另一种流体换热,彼此垂直交叉流动,其传热系数一般为1000~3000w/(m2.k)。
板式换热器中,冷却水侧与被冷却水侧流动均匀湍流,两种流体逆向流动,由于波纹的作用引起湍流,从而产生高传热率,高阻力压降以及高切应力场,这将导致抑制污垢在传热面上形成。
其传热系数一般为3500~5500w/(m2.k),由此,可节省换热器的换热面积。
3.4冷却水量比较
管壳式换热器一般冷却水量和被冷却水量之比为1.2~2.5∶1。
板式换热器,由于2种介质流道基本相同且传热效率高,因此板式换热器可大大降低冷却水量,一般冷却水量和被冷却水量之比为0.8~1.1∶1,这样可以降低管道阀门和泵的安装运行费用。
3.5安装检修的比较
板式换热器具有体积小,重量轻的特点,检修方便,不需设检修起吊设施,故安装占地较少。
板式换热器的人工维护包括将整机折开,用喷水枪和刷子清洗板和垫片,检查板片和垫片,如有必要,更换板片和垫片。
板式换热器一般每年要清洗1次,并且无论是否实际需要都要做。
当应用河水、海水等水质较差的冷却水时,由于泥沙和污物的存在,以及微生物的快速生长有引起表面污染和堵塞的危险。
在国外,应用河水作冷却水时,清洗频率很高,平均每年3.3次。
管壳式换热器是由管束组成,自身重量体积都较大,在检修抽管时需要留出管束一样长的距离,故占地较多,还需配备必要的起吊检修设施。
管壳式换热器的设计寿命一般为30年,大修周期4年,当换热器发生泄漏时,(可能是管子与管板间的泄漏或是管子破裂引起的泄漏)可以采用堵管的办法在短时间内恢复工作性能,管壳式换热器允许有7%的堵管裕量。
对于管内的清洗可以根据需要采用胶球清洗装置进行定期的机械清洗
3.7结论
通过对管壳式及板式换热器的比较,可以得出以下结论:
板式换热器传热器传热效率高、体积小、重量轻便于拆装,当冷却水水质较好时,它是一种比较理想的换热器设备。
但是对于冷却水中有大量泥沙、污物、水草等存在时,滤网又不能有效地发挥作用,很容易使其堵塞,造成频繁地清洗,影响机组的安全运行。
第四章管壳式换热器的发展
管壳式换热器是当今应用最广泛的换热设备,它具有高的可靠性和简单易用性。
特别是在较高参数的工况下,管壳式更显示了其独有的长处。
目前在提高该类换热器性能所开展的研究主要是强化传热,适应高参数和各类有腐蚀介质的耐腐蚀材料以及为大型化的发展所作的结构改进。
1换热器的强化传热研究
换热器的强化传热就是采用一定的措施增大换热设备的传热速率,力图
用较少的传热面积或体积的设备来完成传热任务。
各种强化型换热器在石油、化工、制冷、航空、车辆、动力机械等工业部门已得到广泛应用。
强化传热已被学术界称为第二代传热技术。
换热器的强化传热途径主要有:
提高传热系数,扩大传热面积,增大传热温差等。
其中提高传热系数是当今强化传热的重点。
趁热系数的大小主要取决于换热器中两种流体的对流传热系数、污垢层得热阻和换热管管壁的热阻等。
一般情况下热管管壁的热阻比较小,可以忽略不计,而主要通过在管内装入各种强化添加剂(内插物),设置挡板,增强湍流强度和延缓污垢层得形成等措施,达到提高传热系数的目的。
在实际操作过程中可以通过强化管程传热和强化壳程传热两个方面强化换热器的传热。
1.1强化管理传热
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位和生产厂家成功的应用了技术。
(1)螺旋槽纹管换热器其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Argonne实验室和GA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24倍。
我国生孩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今后发展的主要方向。
(2)横纹槽管换热器流体经过圆环形的凹槽时,管壁上形成轴向涡流,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进行传递。
当涡流将要消失时,流体又经过下一个圆环形凹槽,所以能保持不断的生成漩涡,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,这种设备将横纹管强化传热技术和折流杆换热器技术结合起来,同
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