分析新型換熱器的技術(shù)研究進(jìn)展及其應(yīng)用

    【中國制冷網(wǎng)】摘要：蛛迷了國內(nèi)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(jié)構(gòu)的匹書與高效換熱器的開發(fā)進(jìn)展，以及制冷用板式換熱器的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)，對板式換熱器在制冷技術(shù)中的應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)行了探討。關(guān)健詢:強(qiáng)化傳熱;殼租結(jié)構(gòu);高效換熱器;板式換熱器;坪接式

    中圖分類號(hào):TU832.2十3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
    

    1.強(qiáng)化傳熱元件與高效換熱器研究進(jìn)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(shù)與橫紋管強(qiáng)化技術(shù)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(jì)70年代為解決天然氣換熱器的流體誘導(dǎo)振動(dòng)問題開發(fā)的一種桿式折流柵換熱器。其特點(diǎn)是抗振力強(qiáng)，消除了殼程滯流區(qū)，改善了殼程流體的速度和溫度的分布。桂林化工機(jī)械廠曾與華南理工大學(xué)錢頌文教授合作并成功地將強(qiáng)化傳熱元件螺旋描管用于折流桿換熱器，節(jié)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(tǒng)化生產(chǎn)。近年來，桂林化工機(jī)械廠、華南理工大學(xué)化學(xué)工程研究所和國家教委傳熱與節(jié)能開發(fā)研究實(shí)驗(yàn)室合作，將在相同管內(nèi)流速下傳熱效率優(yōu)于螺旋植管的橫紋管用于折流桿換熱器.1995年5月設(shè)計(jì)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(tǒng)投人工業(yè)運(yùn)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(shè)備1627m，的換熱面積，設(shè)備重量由原來的37.61d減小到17.27d，設(shè)備投資節(jié)省1/3.強(qiáng)化傳熱元件的應(yīng)用與高效換熱設(shè)備的開發(fā):極大地提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益.橫紋管折流桿換熱器的開發(fā)應(yīng)用結(jié)果證明，強(qiáng)化傳熱元件與折流桿的有機(jī)組合.在提高管程換熱速率的同時(shí)也提高了殼程的換熱速率.工業(yè)運(yùn)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(diǎn)。
    

    1.2縮放管整圓抽孔折流姍板換熱器
    

    我國現(xiàn)有的中型氮肥廠氫氮?dú)?a target="_blank" class="keylink">壓縮機(jī)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(dòng)一直是未解決的技術(shù)難題，直接影響中氮壓縮機(jī)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(fā)的另一種新型換熱器，是又一種強(qiáng)化傳熱元件與新型殼程折流結(jié)構(gòu)的優(yōu)化組合.通常認(rèn)為強(qiáng)化對流給熱的方法是反復(fù)改變縱向壓力梯度作用下流體的流動(dòng)，這種流動(dòng)方式由依次交替的擴(kuò)展段和收縮段來實(shí)現(xiàn).大童研究證明，波型通道在相同流動(dòng)阻力下，較平行流道具有更高的傳熱性能.縮放管其擴(kuò)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(gè)整圓不開弓形口而洗通每排管的管橋，格孔參數(shù)可根據(jù)所需流速的大小來確定.新開發(fā)的高效換熱器取代了我國中型氮肥廠國產(chǎn)氫氮?dú)鈮嚎s機(jī)一、二、三段原有的回環(huán)形折流板冷卻器.縮放管整圓槽孔折流柵板換熱器工業(yè)應(yīng)用操作運(yùn)行的結(jié)果表明具有明顯的強(qiáng)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(biāo)淺談?chuàng)Q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(dòng)保護(hù)系統(tǒng)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)是管子換熱段的任一截面均為一長回，當(dāng)組裝成換熱器時(shí)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(gè)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(jù)換熱管程和殼程的流速設(shè)計(jì)確定，當(dāng)管程流盆較低時(shí).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(cè)處于較理想的流動(dòng)狀態(tài)。從管型、管末的結(jié)構(gòu)分析，可以認(rèn)為螺旋扁管的強(qiáng)化傳熱主要在于，螺旋扁管的獨(dú)特的結(jié)構(gòu)能使管程和殼程同時(shí)處于螺旋運(yùn)行，促使湍流程度.螺旋扁管組裝的換熱器較常規(guī)的換熱器的總傳熱系數(shù)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(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景.
    

    1.4空心環(huán)管殼式換熱器
    

    空心環(huán)管殼式換熱器，是華南理工大學(xué)化學(xué)工程研究所和國家教委傳熱與節(jié)能開發(fā)研究實(shí)驗(yàn)室鄧先和等人發(fā)明的一種新型管殼式換熱器.已獲得國家發(fā)明專利。空心管殼式換熱器的開發(fā)主要解決了國內(nèi)硫酸、石油化工等行業(yè)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(tǒng)操作電耗大的技術(shù)難題.采用整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化的空心環(huán)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(qiáng)化管型作為換熱管，能夠同時(shí)強(qiáng)化管內(nèi)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(qiáng)化管的粗糙傳熱面上用以促進(jìn)壁流體傳熱滯流層的湍流強(qiáng)度，降低傳熱傳阻、達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果還表明，當(dāng)支承同樣的強(qiáng)化管束(即橫紋管束)時(shí)，空心環(huán)支承結(jié)構(gòu)較美國菲利浦石油公司上世紀(jì)70年代開發(fā)的折流桿支承結(jié)構(gòu)更能使粗糙管束獲得好的強(qiáng)化傳熱效果，在同等殼程條件下，給熱系數(shù)高約35%。
    

    綜上所述，強(qiáng)化傳熱元件的開發(fā)研究必然會(huì)帶來多種殼程折流結(jié)構(gòu)的進(jìn)步，強(qiáng)化傳熱元件管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)的改變，管間折流形式要研究相應(yīng)的結(jié)構(gòu)與之相適應(yīng)，這樣才能達(dá)到管內(nèi)與管間整體強(qiáng)化傳熱效果。工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明了多種強(qiáng)化傳熱元件的研究成果是一個(gè)基礎(chǔ)，新型殼程折流結(jié)構(gòu)(如折流桿、整圃槽孔折流柵板、空心環(huán)折流網(wǎng)板等)的開發(fā)使管殼式換熱器的折流結(jié)構(gòu)不斷變化。目前，可以根據(jù)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(shù)中的應(yīng)用與發(fā)展
    

    板式換熱器是一種高效、緊湊的換熱設(shè)備。19世紀(jì)80年代它是s*先作為連續(xù)低溫殺菌器研制成功的，到上世紀(jì)20年代開始應(yīng)用于食品工業(yè).由于板式換熱器在制造和使用上都有一些獨(dú)特之處。因此，目前板式換熱器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于石油、化工、輕工、電力、冶金、機(jī)械、能源等工業(yè)領(lǐng)域，成為換熱器家族中一種極有競爭力的品種。在制冷技術(shù)中，換熱器是不可缺少的制冷設(shè)備，冷凝器、蒸發(fā)器、回?zé)崞饕约爸虚g冷卻器等換熱器設(shè)備，不僅在重量、體積和金屬耗量上占整個(gè)制冷裝置的50寫以上，而且對制冷性能也會(huì)產(chǎn)生重大影響。因此，強(qiáng)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(shù)中的發(fā)展方向，現(xiàn)已出現(xiàn)了一種新型的、全焊接式的板式換熱器在制冷技術(shù)中的應(yīng)用，并且表現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展?jié)摿Α?

    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(diǎn)，制冷用板式換熱器還具有如下特點(diǎn)。

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西來峰焦化廠所需螺旋板換熱器采購招標(biāo)淺談?chuàng)Q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(dòng)保護(hù)系統(tǒng)工作原理