【文章內(nèi)容簡介】 雜的結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系，尤其是它的殼程部分，安裝有各種各樣形勢(shì)復(fù)雜的折流板。因此它的研究方向始終在于詳細(xì)地預(yù)測(cè)殼程的流動(dòng)，并且保證對(duì)傳熱特性、經(jīng)濟(jì)性良好和安全。 管殼式換熱器的總體結(jié)構(gòu)管殼式換熱器還有一個(gè)別稱叫做列管式換熱器，它的組成結(jié)構(gòu)主要有管束、殼體、管板、封頭、花板等幾部分。它使用了管型管束作為傳熱元件，通過設(shè)計(jì)管束的外形以及材料來影響傳熱性能的好壞。傳熱管在殼體內(nèi)按照不同的方式組合而成[6]。傳熱管兩端使用焊接技術(shù)或者脹接在管板上，然后再分別焊在外殼的兩端，即管板與殼體是剛性連接。沿著管長方向，裝有很多與管束垂直放置的擋板，叫做折流板。換熱器在進(jìn)行熱交換時(shí)，流體由連接在管板上的封頭的進(jìn)口管處流入，通過平行管束的管內(nèi)，從另一端封頭出口接管流出，這一段管道稱作管程；在換熱器換熱時(shí)，管內(nèi)的流體由殼體的接管處流入，流經(jīng)殼體與管束間之間的部分，最后再由另一處接管口流出，這一段管道稱為殼程。管束的表面積被稱作是管殼式換熱器傳熱面積。在管殼式換熱器內(nèi)，流體只通過一次管程的叫做單管程管殼式換熱器，只一次通過殼程的叫做單殼程管殼式換熱器[7]。換熱的管束通常會(huì)根據(jù)工作的需要來設(shè)計(jì)管束程。 殼側(cè)換熱及阻力性能研究在螺旋折流板換熱器中，由于螺旋流動(dòng)產(chǎn)生的離心力和切向的速度分量的作用下形成了渦旋，在渦旋的作用力下，致使管束內(nèi)的流體產(chǎn)生速度梯度。在流體中渦旋的中心會(huì)產(chǎn)生比較高的速度梯度，這樣高的速度梯度可以大大增加換熱效率。在管束內(nèi)流動(dòng)的流體，它們的流動(dòng)性和邊界層厚度，取決于流體流動(dòng)方向和管束的傾角大小和方向[8]。所以當(dāng)改變流體流動(dòng)方向或者管束的傾角時(shí)，換熱器的換熱效率會(huì)產(chǎn)生比較大的改變。 板式換熱器板式換熱器相比于管殼式換熱器來說出現(xiàn)的更晚一點(diǎn)，在管殼式換熱器大行其道的局面之下，一種新型的換熱器就必須具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)才能站穩(wěn)腳跟。結(jié)構(gòu)緊湊，材料耗量少、傳熱面積大、傳熱系數(shù)大，可以任意的增加和減少板數(shù)以此來調(diào)整傳熱面積，檢修、清洗都比較方便快捷，這許許多多的優(yōu)點(diǎn)讓它廣泛的占領(lǐng)了換熱行業(yè)的半壁江山[9]。 板式換熱器的總體結(jié)構(gòu)板式換熱器是由板片、固定壓緊板、活動(dòng)壓緊板、密封墊片、壓緊螺柱和螺母、前支柱以及上下導(dǎo)桿等部件組成的。結(jié)構(gòu)比較簡單。壓緊板、導(dǎo)桿、壓緊裝置、前支柱等裝置合在一起組成了板式換熱器的基本結(jié)構(gòu)。然后將板片按一定順序整合，即稱為板束。板式換熱器的組成簡單，通用性廣泛，這是它與其他形式的換熱器最大的優(yōu)點(diǎn)。板式換熱器的密封主要是墊片在發(fā)揮著作用。它通常被放置在板片的墊片槽里。將粘貼好墊片的板片按照相應(yīng)的排列順序排列在活動(dòng)壓緊板和固定壓緊板之間，然后再用壓緊螺柱將活動(dòng)壓緊板、排列好的板片以及固定壓緊板夾緊。板片被疊壓在一起時(shí)，板片角隅處的孔形成連續(xù)通道或?qū)Ч埽菇橘|(zhì)從進(jìn)口進(jìn)入板疊，并分布到板片的狹窄道中。板片上的密封墊和板片是交替排列的，在大多數(shù)情況下，介質(zhì)按逆向流動(dòng)進(jìn)入流道，有時(shí)也會(huì)交替的流入流道內(nèi)。在流體流經(jīng)半片的時(shí)候，熱流體會(huì)將熱能傳遞給板片，然后板片將熱能傳遞給的冷流體，實(shí)現(xiàn)了換熱器的熱交換工作。板式換熱器的板片按波紋的類型分為水平平直波紋、人字形波紋、斜波紋等。墊片也屬于板式換熱器關(guān)鍵零件之一。所以板式換熱器的工作溫度就即墊片的額定溫度，它的工作壓力主要受到墊片承受能力的約束[10]。 板式換熱器的性能特點(diǎn)板式換熱器相比其它兩種形式的換熱器具有較高的換熱系數(shù)。板式換熱器中的流體流動(dòng)的形式比較復(fù)雜，流體會(huì)在流道內(nèi)由于波紋板片的作用而受到干擾，使之在流體緩慢的流動(dòng)時(shí)就可以形成湍流，這樣就達(dá)到了純逆流換熱，使換熱器達(dá)到了更加合適的傳熱效率，提高了換熱能力[11]。板式換熱器的結(jié)構(gòu)要相對(duì)緊湊一些，板片的排列間隙比較小，這樣就使得單位體積內(nèi)的換熱面積會(huì)大很多，由于板片比較平整，不容易結(jié)垢，所以就不必經(jīng)常進(jìn)行清理。 管殼式換熱器擁有較高的抗高壓高溫的能力。管板與殼體是剛性連接，在較高溫度時(shí)考慮采用彈性墊片進(jìn)行密封，彈性墊片從根本上決定了板式換熱器的許用壓力和溫度。當(dāng)流體流過板式換熱器的板片之間時(shí)，會(huì)發(fā)生劇烈的湍流涌動(dòng)，使雜質(zhì)不易沉積得同時(shí)，還可以讓不銹鋼材質(zhì)的板片板面變得更加平整光滑，使得板式換熱器更利于清洗，所以板它的污垢系數(shù)相較于管殼式換熱器會(huì)小很多。板式換熱器的換熱過程經(jīng)常會(huì)形成強(qiáng)烈的湍流，湍流產(chǎn)生的強(qiáng)大剪切力會(huì)自動(dòng)清除板片上污濁物的沉積，同時(shí)，所有流體在波紋形通道內(nèi)的停留時(shí)間都差不多，以至于它的結(jié)垢傾向遠(yuǎn)遠(yuǎn)比管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)傾向更低。 板式換熱器的密封效果相比于其他兩種形式的換熱器做出了比較大的改動(dòng)，殼程的設(shè)計(jì)使得只板片的大部分處于殼程之內(nèi)，這樣的設(shè)計(jì)減少了散熱的面積，減少了熱量的擴(kuò)散。板殼式換熱器內(nèi)部波紋板通道內(nèi)的板片排列比較密集，換熱效率大大增加。 新型板殼式換熱器板殼式換熱器是將板式換熱器和管殼式換熱器綜合起來的新一代換熱設(shè)備。他同時(shí)兼?zhèn)淞顺邆鳠嵝省⒊袎耗蜔嵋约澳透g性、良好的密封性能、良好的可靠性、緊湊得結(jié)構(gòu)、低廉的成本等優(yōu)點(diǎn)與一身[12]。 板殼式換熱器的總體結(jié)構(gòu)板殼式換熱器介于管殼式和板式換熱器之間，同時(shí)兼?zhèn)淞顺邆鳠嵝?、承壓耐熱以及耐腐蝕性、良好的密封性能、良好的可靠性、緊湊得結(jié)構(gòu)、低廉的成本等優(yōu)點(diǎn)與一身。也被稱為“膜式”或“薄片式”換熱器。板殼式換熱器的組成部分主要有壓力容器外殼和傳熱板束。板殼式換熱器的殼體形狀和管殼式換熱器的形狀外觀基本相同。它的傳熱板束則跟板式換熱器板束的形式比較相像。用許多特殊材質(zhì)的波紋板片加工在一起。然后，在將其焊接固定在殼程中間。當(dāng)板殼式換熱器的工作時(shí)，冷流體自下而上進(jìn)入換熱器，在從頂端流出，實(shí)現(xiàn)熱流體的降溫。熱流體則自上而下，再從換熱器底部排除，實(shí)現(xiàn)了換熱器的熱交換過程。冷熱流體在換熱器中完成逆流換熱，同時(shí)波紋板片的形式使得流體流動(dòng)時(shí)更加容易形成劇烈的湍流，增大換熱效率。 新型板殼式換熱器的性能特點(diǎn)新型板殼式換熱器的制造成本相對(duì)于其他兩種形式的換熱器來說比較低，它采用具有超強(qiáng)耐腐蝕能力的不銹鋼材料制成，板材的制造過程相對(duì)比較容易，致使能量消耗比較低，因?yàn)榘迤容^薄所以材料成本也比較低，所以，所以新型板殼式換熱器的的制造成本相對(duì)于其他兩種形式的換熱器比較低[12]。板殼式換熱器的性能早已經(jīng)被無數(shù)次證明過，在許多領(lǐng)域的表現(xiàn)明顯優(yōu)于其他兩種形式的換熱器。它的制造成本相對(duì)比較低廉，因?yàn)榧庸ぶ圃煨滦桶鍤な綋Q熱器的模具十分簡單，所以投產(chǎn)得花費(fèi)就少，生產(chǎn)效率就會(huì)顯著提高。板殼式換熱器比較容易整理清洗，這一點(diǎn)比管殼式換熱器的清理要優(yōu)勝太多。它的傳熱效率也高于其他兩種形式的換熱器，因?yàn)樗鼉蓚?cè)的傳熱系數(shù)都比較高，所以流程可以隨機(jī)選擇，這樣就使得工程設(shè)計(jì)和使用都會(huì)更加方便。所以，板殼式換熱器的性價(jià)比是所有換熱器當(dāng)中最高的。 板殼式換熱器是當(dāng)前一種相對(duì)比較緊湊高效式的新一代換熱設(shè)備。板殼式換熱器不僅傳熱系數(shù)高、壓力損失小、結(jié)構(gòu)緊湊、維修方便，而且由于本身設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，可以實(shí)行大型化生產(chǎn)[13]。它在耐高溫、抗高壓方面表現(xiàn)十分出色。所以，在大多數(shù)的實(shí)際工況當(dāng)中，都可以使用板殼式換熱器替換管殼式換熱器，而且會(huì)達(dá)到更高的換換熱效率。但是，板殼式換熱器并非沒有任何限制，它的使用壓力范圍一般來說都比較低，使用溫度不是特別高，此外還存在一系列各部分的兼容性問題等。而新型板殼式換熱器基本上繼承了板式換熱器和管殼式換熱器的絕大多數(shù)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)，基本保持了板式換熱器結(jié)構(gòu)簡單緊密，傳熱效率高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還耐高溫、抗高壓下操作，在很多工業(yè)領(lǐng)域都有具有非常廣泛的應(yīng)用前景[14]。第3章 換熱器的換熱性能研究換熱器是熱量傳遞中占據(jù)舉足輕重意義的過程設(shè)備，在化工生產(chǎn)等過程中的應(yīng)用非擦汗那個(gè)多樣化，對(duì)于能源的利用效率起著決定性的作用。為了使實(shí)際工程的價(jià)值提高，必須著力研究換熱器的性能，以保證工程工作高效低耗。 換熱器中的場(chǎng)協(xié)同原則及它的應(yīng)用換熱器是各行各業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的設(shè)備之一[15]。它的性能提高，不僅能提高能源利用率，而且能使設(shè)備小型化。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展還有人們生活水平的不斷提高，全球能源的消耗速度也相應(yīng)的迅速增加，提高換熱器的性能和效率，降低它的能量損耗就成為了目前所面臨的重要問題。一般來說，要想提高換熱器性能，與流體與固壁間對(duì)流換熱系數(shù)的大小息息相關(guān)，必須想辦法提高其換熱系數(shù)，即提高流體與壁面間的對(duì)流換熱系數(shù)，同時(shí)調(diào)整各種肋片，插入物，紊流發(fā)生器等的狀態(tài)。或者也可以提高換熱器的性能，比如改變換熱器中冷熱流體的流動(dòng)方式。 對(duì)