換熱器的強(qiáng)化傳熱技術(shù)綜述(編輯修改稿)
2024-12-07 02:16 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 件與其它翅片管相比傳熱效果是最好的 ,其開(kāi)發(fā)和應(yīng)用潛力巨大。 管內(nèi)插入物可以擾動(dòng)管內(nèi)的流體 , 增強(qiáng)湍流度 , 有效地清除污垢 , 提高傳熱系數(shù) 。 形成旋轉(zhuǎn)流和二次流 。 插入件在管內(nèi)擾動(dòng)流體 , 破壞了層流邊界層 , 加快了流體同傳熱管的換熱。常用的內(nèi)插件有 : 扭帶、間隔扭帶、錯(cuò)開(kāi)扭帶、螺旋片、螺旋線、靜態(tài)混合器等。 管束支撐是管殼式換熱器的重要原件 , 主要起到支撐管束 , 減小管束振動(dòng)和引導(dǎo)殼程流體流向的作用 , 一種好的管束支撐 , 能夠強(qiáng)化殼程熱交熱 , 因此開(kāi)發(fā)新型的管束支撐是非常重要的。工程中應(yīng)用的管束支撐主要有 : 弓形折流板、折流柵、螺旋隔板、空心 圓環(huán)和螺旋折流片等。 . . （ 1）弓形折流板 弓形折流板包括單弓形折流板和雙弓形折流板。雙弓形折流板由雙弓形隔板和中心隔板 組成。兩種隔板沿管束方向交替排列 , 引導(dǎo)流體波浪式前進(jìn)。雙弓形隔板換熱器與間距和缺口相同的單弓型隔板換熱器相比 , 雖然其壓降為后者的 , 傳熱系數(shù)為后者的 , 但總體的傳熱性能是提高的。 （ 2）折流桿支撐結(jié)構(gòu) 折流桿縱流式換熱器是 1970 年美國(guó)菲利浦石油公司首先提出的 , 是為了解決傳統(tǒng)折流板換熱器中管子與折流板的切割破壞和流體誘導(dǎo)振動(dòng) , 這種結(jié)構(gòu)是將管殼式換熱器中的折流板改成桿式支承。折流桿式換熱器壓降很低 , 低于弓形隔板的 1 /4, 傳熱特性比也高 ,在相同設(shè)計(jì)條件下 , 雙殼程折流桿換熱器的殼程流速提高了 1 倍 , 殼程的給熱系數(shù)可提高 52% 74% 。另外 , 折流桿與換熱器的接觸面積很小 , 傳熱面積得到充分利用 , 消除殼程滯留區(qū) , 改變了 殼程流場(chǎng)的溫度分布。 （ 3）螺旋隔板支撐 殼程流體作螺旋運(yùn)動(dòng)可以有效地清除污垢死角、強(qiáng)化換熱器殼程傳熱 , 其殼側(cè)支撐結(jié)構(gòu)是用一系列的扇形面 , 相間連接 , 從而在殼側(cè)形成近似的螺旋面 , 亦稱螺旋折流板換熱器。這種換熱器折流板形成一種特殊的螺旋形結(jié)構(gòu) , 與常規(guī)折流板的布置方式不同 , 它使得殼程的流體做螺旋運(yùn)動(dòng)。 . . （ 4）空心圓環(huán)支撐結(jié)構(gòu)是采用小直徑金屬短管以一定間隔布置在換熱管束之間 , 起到支撐傳熱管和導(dǎo)流作用。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是 : 殼程間隙率 大 , 流阻小 , 流速變化小 , 流體在空心環(huán)處可以充分形成湍流 , 增強(qiáng)傳熱 。 節(jié)約鋼材 , 減輕設(shè)備重量 , 鋼材的消耗量大大減少 , 所以 , 與傳統(tǒng)換熱器相比 , 空心圓環(huán)換熱器在投資費(fèi)用方面有很大的競(jìng)爭(zhēng)力 , 可節(jié)省 25%。 （ 5）螺旋折流片 螺旋片傳熱管是在光管上均勻布置螺旋片 ,有左旋片管和右旋片管之分。換熱器的換熱管布置情況是螺旋片管與光管交錯(cuò)排列 , 左右兩根管是螺旋片管 , 螺旋方向分別是左旋和右旋 , 上下兩根管是光管 , 放置在螺旋片上 , 不需要附加管束支撐。螺旋片能誘導(dǎo)生成渦旋流體 , 形成二次流 ,增強(qiáng)流體的湍流度 , 強(qiáng)化流體微團(tuán)混合 , 使壁面附近的流速梯度增大 , 從而減薄粘性邊界層底層的厚度 , 有效. . 地提高傳熱系數(shù)。同時(shí)螺旋片形成的通道還增加了流體的流動(dòng)路徑 , 提高了流動(dòng)速度。數(shù)值模擬結(jié)果表明 , 螺旋片管的傳熱系數(shù)隨著螺旋角的增大而平緩增加 , 流動(dòng)阻力損失加大 , 傳熱性能明顯優(yōu)于光管 , 傳熱系數(shù)可提高 40%100%。 換熱器傳熱介質(zhì)的改進(jìn) 主動(dòng)式強(qiáng)化傳熱需要消耗外部能量 , 如采用電場(chǎng)、磁場(chǎng)、光照射、攪拌、噴射等手段。 包括用機(jī)械方法攪動(dòng)流體、旋轉(zhuǎn)傳熱表面和表面刮削。帶有旋轉(zhuǎn)的換熱器管道的裝置目前已用于商業(yè)應(yīng)用。表面刮削廣泛應(yīng)用于化學(xué)過(guò)程工業(yè)中黏性流體的批量處理 , 如高黏度的塑料和氣體的流動(dòng) , 其典型代表為刮面式換熱器 , 廣泛用于食品工業(yè)。 無(wú)論是高頻率還是低頻率振動(dòng) ,都主要用于增強(qiáng)單 相流體傳熱。其機(jī)理是振動(dòng)增強(qiáng)了流體的擾動(dòng) , 從而使傳熱得以強(qiáng)化。雖然振動(dòng)本身對(duì)強(qiáng)化傳熱有不小的. . 貢獻(xiàn) , 但激發(fā)振動(dòng)所需從外界輸入的能量可能會(huì)得不償失。為此 , 山東大學(xué)研究表
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