我國換熱器的技術(shù)及發(fā)展-文庫吧資料
2025-01-05 14:56本頁面
【正文】 L2段前后具有 “引射效應(yīng) ”與 “節(jié)流效應(yīng) ”，即兩次變向擾動(dòng)，故兩區(qū)域全部內(nèi)表面都受到流體介質(zhì)的充分沖刷而不能形成邊界層和污垢層，進(jìn)而管內(nèi)傳熱性能大幅度地提高。 ? 換熱管的優(yōu)化形狀及傳熱性能：經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用得出核心元件 (換熱管 )的優(yōu)化形狀是保證強(qiáng)化傳熱的主要條件。根據(jù)流體理論，一般確認(rèn)： Re2300為層流流動(dòng)狀態(tài)。 介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)的強(qiáng)化：殼管式換熱器的換熱管均為平滑壁面的直管，由于管內(nèi)流體與壁面的粘接 (粘性 )作用，在流體與壁面的接觸處形成具有層 (滯 )流狀態(tài)的邊界層。△t可知：增大傳熱溫差 △t、 增加傳熱面積 A、 提高傳熱系數(shù) K是換熱器強(qiáng)化傳熱的三種途徑 。 技術(shù)分析：由傳熱基本方程： Q=K是一種高新技術(shù)的強(qiáng)化傳熱節(jié)能型新產(chǎn)品。熱加工中的巴式殺菌，冷加工中的冷卻處理以及脫水加工的濃縮等都已經(jīng)非常成熟地應(yīng)用了板式換熱器，不僅減小了對食品本身熱性的傷害，而換熱器本身造價(jià)也很低廉，受到了廣大用戶的歡迎。自上世紀(jì) 70年代開始在制冷裝置中得到應(yīng)用以來已經(jīng)日益受到人們的重視，特別是許多發(fā)達(dá)國家，如歐洲、美國、日本、澳大利亞等都非常重視制冷用板式換熱器的研究和應(yīng)用。并且極易實(shí)現(xiàn)單元化，安裝簡單方便，維修和運(yùn)輸都可節(jié)約費(fèi)用，降低成本。 蒸發(fā)徹底，經(jīng)濟(jì)性高。由于水在低流速時(shí)，就能在板式換熱器中形成高度紊流，溫度分布非常均勻，從而減少了冷凍水的凍結(jié)傾向。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? 與 制冷用管殼式換熱器相比，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)： 制冷劑充灌減少，有利于環(huán)境保護(hù)和降低運(yùn)行成本。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。 19世紀(jì) 80年代它是首先作為連續(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)。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。 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?？招沫h(huán)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。螺旋扁管換熱器可以用于氣 氣，液 液，液 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 、空心環(huán)管殼式換熱器 空心環(huán)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 氣換熱過程中管殼式換熱器傳熱性能差、鋼材耗量大、流體阻力高、系統(tǒng)操作電耗大的技術(shù)難題 。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 。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。縮放管整圓槽孔折流柵板換熱器是近幾年來廠校合作開發(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)。 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)。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。這樣可以將分散、有限的資金和科研經(jīng)費(fèi)充分利用，有利于新產(chǎn)品研發(fā)、有利于更新加工工藝及裝備、有利于提高產(chǎn)品生產(chǎn)的自動(dòng)化，使企業(yè)逐步向規(guī)?；较虬l(fā)展。 、低成本：通過提高板片的剛性、降低板片的厚度、提高材料利用率、簡化加工工序以及壓緊板、夾緊螺柱等受壓元件科學(xué)合理的設(shè)計(jì)計(jì)算來降低成本，提高產(chǎn)品競爭力。 、高性能：同等條件下產(chǎn)品能夠承受高的壓力水平、大的裝機(jī)容量，同時(shí)具有優(yōu)良的傳熱與較低的流阻。 ? 、多品種：在徹底淘汰、更新原有常規(guī)板形后，技術(shù)含量較高的板式蒸發(fā)器、板式冷凝器、寬間隙板式換熱器、超高 NTU 值板式換熱器及半焊接板式換熱器將成為各企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn) 。因此，當(dāng)管束和殼體溫度差超過 50℃ 時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)臏夭钛a(bǔ)償措施，消除或減小熱應(yīng)力。 在管殼式換熱器內(nèi)，由于管內(nèi)外流體溫度不同，殼體和管束的溫度也不同。這樣，流體可每次只通過部分管子而往返管束多次，稱為多管程。 流體在管內(nèi)每通過管束一次稱為一個(gè)管程，每通過殼體一次稱為一個(gè)殼程。折流檔板不僅可防止流體短路，增加流體速度，還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯(cuò)流通過管束，使湍動(dòng)程度大為增加。管束的壁面即為傳熱面。 管殼式換熱器主要有殼體、管束、管板和封頭等部分組成，殼體多呈圓形，內(nèi)部裝有平行管束，管束兩端固定于管板上。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 )中所用的換熱器幾乎全部是套管式。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。 、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。但是，由于管外流體的流速很小，因而傳熱系數(shù)小
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