我國換熱器的技術(shù)及發(fā)展(已修改)
2025-01-29 10:03 本頁面
【正文】 我國換熱器的 技術(shù)及發(fā)展 杭州杭氧換熱設(shè)備有限公司 馮苗根 . 目錄 我國換熱器技術(shù)發(fā)展概述 ? 換熱器作為一種傳熱設(shè)備，被廣泛地應(yīng)用于煉油、化工、輕工、油田輸油加熱、城市的集中供暖等領(lǐng)域。特別是由于世界各國對能源危機(jī)的逐漸認(rèn)識，所以，對換熱器的設(shè)計(jì)、制造、結(jié)構(gòu)改進(jìn)及傳熱機(jī)理的研究從未間斷過，各國科技工作者紛紛尋找節(jié)約能源的途徑，其中換熱器以及換熱元件的研究、開發(fā)越來越受到人們的重視。尤其是電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，不僅節(jié)省了大量的人力、物力，提高了效率，而且可以進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計(jì)與控制，使其達(dá)到最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能 。 ? 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，適用于各種工況的不同結(jié)構(gòu)的換熱器應(yīng)運(yùn)而生。而在換熱設(shè)備中應(yīng)用最為廣泛的是管殼式換熱器，它比較容易清洗，易損件容易更換，特別的結(jié)構(gòu)型式允許這種換熱器滿足幾乎所有的場合，包括特別低和特別高的壓力和溫度、大的溫差、蒸發(fā)與凝結(jié)以及嚴(yán)重污染和具有腐蝕性流體的情況。然而，這種換熱器傳熱系數(shù)較低，因而決定了其體積大。同時(shí)，這種換熱器易結(jié)垢，清洗、維護(hù)工作量較大。 ? 近年來，由于鋁及鋁合金釬焊技術(shù)的不斷完善，促使另一種高效緊湊式的新型換熱器，即板翅式換熱器得到廣泛地應(yīng)用。但也具有自身的局限性，不能用于大流量、高溫高壓以及有嚴(yán)重污垢和腐蝕的場合，因而在石油、化工等重要領(lǐng)域的應(yīng)用還很少。最近，熱管技術(shù)的不斷完善，使得熱管換熱器在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用得到迅猛發(fā)展，然而其制造工藝比較復(fù)雜，因而在一定程度上限制了它在工業(yè)領(lǐng)域的大量應(yīng)用。 我國換熱器技術(shù)存在的問題 ? 、工藝選型水平低 ? (1)工藝選型水平偏低：由于計(jì)算選型的經(jīng)驗(yàn)較少，因而造成產(chǎn)品的選型計(jì)算不合理，安全裕量往往過大或過小，使產(chǎn)品不能運(yùn)行在最佳狀態(tài)，造成使用效果不理想，導(dǎo)致有些領(lǐng)域用戶對產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生懷疑，應(yīng)用范圍受到限制。 ? (2)缺乏先進(jìn)的計(jì)算選型軟件：國內(nèi)近一半的企業(yè)已使用軟件進(jìn)行選型，但絕大多數(shù)僅限于單一介質(zhì)的工況，對于一些存在相變或特殊介質(zhì)的工況只能憑經(jīng)驗(yàn)估算，缺乏先進(jìn)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法、軟件及配套的數(shù)據(jù)庫。 ? 、不重視試驗(yàn)研究 ? 換熱器綜合性能的好壞以及設(shè)計(jì)、制造的產(chǎn)品能否適合用戶工況的要求，其基本依據(jù)就是試驗(yàn)測定的準(zhǔn)數(shù)方程式。每種型式的產(chǎn)品應(yīng)進(jìn)行熱工性能和流體阻力特性測定。但國內(nèi)企業(yè)普遍不重視試驗(yàn)研究工作，部分企業(yè)迫于項(xiàng)目招投標(biāo)的要求，對產(chǎn)品進(jìn)行熱工測試，但并未對試驗(yàn)數(shù)據(jù)及準(zhǔn)則方程式進(jìn)行分析或有效利用 ? 國外知名企業(yè)如 ALFA LAVAL、 APV、 GEA等公司，均設(shè)有專門的產(chǎn)品研發(fā)中心，每年投入銷售額 2%~3%的費(fèi)用于對現(xiàn)有產(chǎn)品的完善以及對新產(chǎn)品的試驗(yàn)研究。 ? 、創(chuàng)新能力低 ? (1)自主開發(fā)能力差，低水平重復(fù)生產(chǎn)，抄襲模仿嚴(yán)重 ①部分企業(yè)不設(shè)技術(shù)部門或無技術(shù)人員。②板型設(shè)計(jì)水平低，沒有掌握板型設(shè)計(jì)的核心技術(shù)，多為模仿或抄襲。③大部分企業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)僅局限于框架設(shè)計(jì)，能夠從事產(chǎn)品開發(fā)及模具設(shè)計(jì)的技術(shù)人員太少，高水平的研發(fā)人才更為稀缺 ? (2)科研費(fèi)用投入少：由于換熱器生產(chǎn)設(shè)備簡單、投資小，因此生產(chǎn)企業(yè)很多且企業(yè)規(guī)模過小，企業(yè)間多為低水平、低價(jià)格的惡性競爭，從而造成了整個(gè)行業(yè)科研投入嚴(yán)重不足，不僅影響新產(chǎn)品的開發(fā)，而且導(dǎo)致技術(shù)人員不能穩(wěn)定地從事?lián)Q熱器的設(shè)計(jì)開發(fā)工作，這也是高水平研發(fā)人才稀缺的根本原因。 間壁式換熱器簡介 ? 、夾套式換熱器 ? 。 ? 夾套式換熱器結(jié)構(gòu)簡單：即在容器的外部筒體部分焊接或安裝一夾套層，在夾套與器壁之間形成密閉的空間，成為一種流體的通道。 ? 夾套式換熱器主要用于反應(yīng)器的加熱或冷卻。當(dāng)蒸氣進(jìn)行加熱時(shí)，蒸氣由上部接管進(jìn)入夾套，冷凝水由下部接管排出。如用冷卻水進(jìn)行冷卻時(shí)，則由夾套下部接管進(jìn)入，而由上部接管流出。由于夾套內(nèi)部清洗比較困難，故一般用不易產(chǎn)生垢層的水蒸氣、冷卻水等作為載熱體。 ? 這種換熱器的傳熱系數(shù)較小，傳熱面又受到容器冷凝液的限制，因此適用于傳熱量不大的場合。為了提高其傳熱性能，可在容器內(nèi)安裝攪拌器，使容器內(nèi)金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)作強(qiáng)制對流。為了彌補(bǔ)傳熱面積的不足，還可在容器內(nèi)加設(shè)蛇管等。當(dāng)夾套內(nèi)通冷卻水時(shí)，可在夾套內(nèi)加設(shè)擋板，這樣既可使冷卻水流向一定，又可使流速增大，以提高對流傳熱系數(shù) 、沉浸式蛇管換熱器 蛇管多以金屬管子彎繞而成，或由彎頭、管件和 直管連接組成，也可制成適合不同設(shè)備形狀要求的蛇管。使用時(shí)沉浸在盛有被加熱或被冷卻介質(zhì)的容器中，兩種流體分別在管內(nèi)、外進(jìn)行換熱。 它的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，操作敏感性較小，管子可承受較大的流體介質(zhì)壓力。但是，由于管外流體的流速很小，因而傳熱系數(shù)小，傳熱效率低，需要的傳熱面積大，設(shè)備顯得笨重。沉浸式蛇管換熱器常用于高壓流體的冷卻，以及反應(yīng)器的傳熱元件。 、噴淋式蛇管換熱器 將蛇管成排的固定在鋼架上，被冷卻的流體在管內(nèi)流動(dòng)，冷卻水由管排上方的噴淋裝置均勻淋下。與沉浸式相比較， 噴淋式蛇管換熱器主要優(yōu)點(diǎn)是管外流體的傳熱系數(shù)大，且便于檢修和清洗。其缺點(diǎn)是體積龐大，冷卻水用量較大，有時(shí)噴淋效果不夠理想。 、套管式換熱器 套管式換熱器是由直徑不同的直管制成的同心套管，并由 U形彎頭連接而成 .在這種換熱器中，一種流體走管內(nèi)，另一種流體走環(huán)隙，兩者皆可得到較高的流速，故傳熱系數(shù)較大 .另外，在套管換熱器中，兩種流體可為純逆流，對數(shù)平均推動(dòng)力較大。套管換熱器結(jié)構(gòu)簡單，能承受高壓，應(yīng)用亦方便 (可根據(jù)需要增減管段數(shù)目 ). 特別是由于套管換熱器同時(shí)具備傳熱系數(shù)大，傳熱推動(dòng)力大及能夠承受高壓強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在超高壓生產(chǎn)過程 (例如操作壓力為 3000 大氣壓的高壓聚乙烯生產(chǎn)過程 )中
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