【正文】 徑向輻射肋管式翅片管(R管)等。外翅片管可以利用液體表面張力減薄冷凝液膜厚度以強(qiáng)化傳熱，這一發(fā)現(xiàn)大大促進(jìn)了新型翅片管的研究開(kāi)發(fā)。內(nèi)螺旋翅片管(NL管)是美國(guó)新開(kāi)發(fā)的一種高效強(qiáng)化管內(nèi)相變傳熱元件，用于沸騰傳熱。多頭內(nèi)螺紋管(ISF管)也是一種高效強(qiáng)化傳熱管，具有較好的強(qiáng)化管內(nèi)沸騰傳熱的性能，~，在相同的傳熱面積下，能夠完成相當(dāng)于光管158%~190%的傳熱負(fù)荷?？捎糜诟墒秸舭l(fā)器，與目前制冷行業(yè)通用的星形內(nèi)肋管蒸發(fā)器相比，質(zhì)量可以減輕近50%。4．提高總傳熱系數(shù) K提高總傳熱系數(shù)K是當(dāng)今傳熱強(qiáng)化研究的重點(diǎn)。由于過(guò)去對(duì)污垢形成的機(jī)理研究甚少，垢層厚度及其導(dǎo)熱系數(shù)很難準(zhǔn)確估計(jì)，但在估算總傳熱系數(shù)K時(shí)又必須考慮垢層熱阻，設(shè)計(jì)人員通常采用垢層熱阻的經(jīng)驗(yàn)值作為估算K值的依據(jù)，有時(shí)為使換熱器勝任工藝條件，往往還加上一個(gè)安全系數(shù)，因而在設(shè)計(jì)計(jì)算后選用的傳熱面積中有較大部分用來(lái)應(yīng)付污垢，使實(shí)際應(yīng)用的換熱器比其清潔無(wú)垢時(shí)所需傳熱面積增加較多，不僅導(dǎo)致設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用顯著增大，而且因流體速度與無(wú)垢情形相比大為降低，使熱傳遞表面更易結(jié)垢，容易形成降低傳熱效率的惡性循環(huán)。據(jù)文獻(xiàn)介紹，美國(guó)傳熱研究有限公司(HTRI)和管式換熱器制造商協(xié)會(huì)(TEMA)曾組成一個(gè)聯(lián)合委員會(huì)，改寫TEMA規(guī)定的冷卻水污垢標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)換熱管進(jìn)行表面處理可以防止或減緩結(jié)垢，在嚴(yán)重結(jié)垢和壁溫恒定條件下進(jìn)行的光管、內(nèi)翅片管和螺旋槽管的抗垢性能比較研究表明，在相同操作條件下內(nèi)翅片管和螺旋槽管的傳熱系數(shù)仍比光管高10%～90%，其中螺旋槽管的污垢熱阻比光管低19%～50%。利用美國(guó)DIALOG系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)有關(guān)傳熱表面清洗的1314件世界專利進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，機(jī)械方法占污垢清除方法的大部分，化學(xué)方法約占24%，物理方法只占2%左右。對(duì)于具體的傳熱設(shè)備、應(yīng)根據(jù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)、污垢種類、流體性質(zhì)、使用條件等因素來(lái)選擇合適的除垢方法。國(guó)內(nèi)在這方面也有所嘗試。上海石化總廠乙烯廠常減壓蒸餾裝置換熱器采用國(guó)產(chǎn)交叉鋸齒形帶內(nèi)插件，在壓降不增加情況下，總傳熱系數(shù)較光管提高了50%。對(duì)此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了很多行之有效的方法，增加列管式換熱器的管程數(shù)和殼程中擋板數(shù)；改進(jìn)管子排列方式；優(yōu)化介質(zhì)流速；設(shè)法造成壓力的脈動(dòng)；將板式換熱器的板面壓制成凹凸不平的波面。采用擴(kuò)面強(qiáng)化傳熱管一如螺旋槽紋管、橫槽紋管、螺紋管等；采用高效組合傳熱系統(tǒng)一如熱管、熱虹吸管等；提供熱傳遞的激勵(lì)以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)強(qiáng)化一如使用附加電場(chǎng)、磁場(chǎng)、超聲波或機(jī)械動(dòng)力等來(lái)擾動(dòng)和破壞邊界層。最近，國(guó)外又開(kāi)發(fā)出一種稱之為Hitran Matri Elements的花環(huán)式插入物，它是一種金屬絲制翅片管子插入件，能增強(qiáng)湍流，改善傳熱性能，它是英國(guó)Cal Garin Ltd公司的產(chǎn)品，并取得了專利權(quán)。這種換熱器結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，操作可靠，可用各種結(jié)構(gòu)材料（主要是金屬材料）制造，能在高溫、高壓下使用，是目前應(yīng)用最廣的類型。 由殼體、傳熱管束、管板、折流板（擋板）和管箱等部件組成。進(jìn)行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)流動(dòng)，稱為管程流體；另一種在管外流動(dòng)，稱為殼程流體。擋板可提高殼程流體速度，迫使流體按規(guī)定路程多次橫向通過(guò)管束，增強(qiáng)流體湍流程度。等邊三角形排列較緊湊，管外流體湍動(dòng)程度高，傳熱分系數(shù)大；正方形排列則管外清洗方便，適用于易結(jié)垢的流體。流體每通過(guò)管束一次稱為一個(gè)管程；每通過(guò)殼體一次稱為一個(gè)殼程。這樣流體每次只通過(guò)部分管子，因而在管束中往返多次，這稱為多管程。多管程與多殼程可配合應(yīng)用。如果兩溫度相差很大，換熱器內(nèi)將產(chǎn)生很大熱應(yīng)力，導(dǎo)致管子彎曲、斷裂，或從管板上拉脫。根據(jù)所采用的補(bǔ)償措施，列管式換熱器可分為以下幾種主要類型：當(dāng)溫度差稍大而殼程壓力又不太高時(shí)，可在殼體上安裝有彈性的補(bǔ)償圈，以減小熱應(yīng)力。2） 浮頭式換熱器且整個(gè)管束可從殼體中抽出,便于機(jī)械清洗和檢修。此種換熱器完全消除了熱應(yīng)力，結(jié)構(gòu)比浮頭式簡(jiǎn)單，但管程不易清洗。這類換熱器的換熱性能較差，只用于壓力低、振動(dòng)小、溫度較低的場(chǎng)合。如果管外傳熱分系數(shù)小，可采用外螺紋管（低翅片管），以增大管外一側(cè)的傳熱面積和流體湍動(dòng)，減小熱阻。（三）列管式換熱器結(jié)垢的原因及結(jié)垢的影響幾年來(lái), 公司所用大部分換熱器存在上述因結(jié)垢而影響使用效果的問(wèn)題, 由此而造成了一系的經(jīng)濟(jì)損失。因此換熱器的結(jié)垢防治是急需解決的問(wèn)題。對(duì)于容易結(jié)垢的流體, 可在規(guī)定的時(shí)間采用合適的方式進(jìn)行除垢。下面從換熱器結(jié)垢產(chǎn)生原因、類型和影響因素及幾種清洗方法的比較進(jìn)行歸納。在冷卻水中加入聚磷酸鹽類緩沖劑, 當(dāng)水的pH 值較高時(shí), 也可導(dǎo)致水垢析出。此外, 如同水垢一樣, 當(dāng)換熱器的工作條件適合溶液析出晶體時(shí), 換熱管表面上即可積附由物料結(jié)晶形成的垢層。對(duì)于常用的換熱器而言, 根據(jù)結(jié)垢機(jī)理,我們一般將結(jié)垢分為以下幾類:: 如水冷卻系統(tǒng)中, 由于水中過(guò)飽和的鈣、鎂鹽類由于溫度、pH 值等變化而從水中結(jié)晶沉積在換熱器表面, 而形成了水垢。: 由于化學(xué)反應(yīng)而造成的固體沉積。: 對(duì)于常用的冷卻水系統(tǒng)來(lái)講, 工業(yè)水中往往含有微生物及其所需的營(yíng)養(yǎng), 這些微生物群體繁殖, 其群體及其排泄物同泥漿等在換熱表面形成生物垢。以上的分類只是表明了某個(gè)過(guò)程對(duì)形成該類污垢是一個(gè)主要過(guò)程, 結(jié)垢往往是多種過(guò)程的共同作用結(jié)果。2．結(jié)垢影響因素影響結(jié)垢的因素有很多, 流體速度、流體流動(dòng)狀態(tài)、流體組分的組成和含量以及換熱器的結(jié)構(gòu)等都對(duì)污垢的形成有一定的影響, 從應(yīng)用角度考慮,我們只有找出主要因素才能使結(jié)垢問(wèn)題得到有效解決。但是在換熱器的實(shí)際運(yùn)行中, 流速的增加將增大能耗, 所以, 流速也不是越高越好, 應(yīng)就能耗和污垢兩個(gè)方面來(lái)綜合考慮。: 對(duì)于常用的碳鋼、不銹鋼而言, 只是通過(guò)腐蝕產(chǎn)物的沉積而影響結(jié)垢。換熱面材料的表面質(zhì)量會(huì)影響污垢的形成和沉積, 表面粗糙度越大, 越有利于污垢的形成和沉積。常用的介質(zhì)是水、蒸汽或石英砂。 2）管內(nèi)插入物清洗：這種方法只能除去管子里面的污垢，它依靠插入物在管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。插入物的型式多種多樣，可以是在撓性軸的端部裝上刮刀或鉆頭．也可以使用鋼絲刷子來(lái)清洗較低硬度的污垢。將兩種方法結(jié)合使用，在用插入物清洗同時(shí)用高壓水噴射，效果大大提高。但缺點(diǎn)是清洗設(shè)備需裝拆，易對(duì)設(shè)備造成機(jī)械損傷?；瘜W(xué)清洗可以在現(xiàn)場(chǎng)完成，清洗強(qiáng)度較低；但清洗更完全，可以清洗機(jī)械清洗所能到達(dá)的地方，并可避免機(jī)械清洗對(duì)換熱面造成一定的機(jī)械損傷；而且化學(xué)清洗可以不用拆開(kāi)設(shè)備，對(duì)于不能拆開(kāi)的管殼式換熱設(shè)備具有機(jī)械清洗所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)。 對(duì)于換熱器殼側(cè)清洗，經(jīng)常采用化學(xué)清洗和噴射清洗。應(yīng)該說(shuō)清洗效果，化學(xué)清洗優(yōu)于噴射清洗。噴射清洗操作較為簡(jiǎn)便，但效果明顯。對(duì)設(shè)備酸度要求不高或結(jié)垢較為嚴(yán)重的場(chǎng)合，采用化學(xué)清洗除垢。 3. 超聲波除垢除了上述幾種常用的清洗方法，現(xiàn)在出現(xiàn)了新的換熱器清洗技術(shù)——超聲波除垢。這項(xiàng)新技術(shù)目前還有很多空白領(lǐng)域需要研究。二、順酐裝置列管式換熱器問(wèn)題分析（一）順酐流程簡(jiǎn)介1．工藝原理這部分的作用是將原料正丁烷進(jìn)行蒸發(fā)汽化并與空氣按一定比例均勻混合，混合氣體在反應(yīng)器的管程內(nèi)進(jìn)行催化氧化反應(yīng)，生成順酐氣體。正丁烷氧化反應(yīng)放出的熱量大部分被反應(yīng)器殼程循環(huán)的熔鹽移出，并與鍋爐水進(jìn)行熱交換，產(chǎn)生蒸汽以回收熱量。正丁烷氧化反應(yīng)是氣固相催化氧化反應(yīng)，催化劑是VPO（釩磷氧化物）系列催化劑，本裝置采用的是HUNTSMAN公司的Mars V催化劑。反應(yīng)方程式如下：由HUNTSMAN公司提供的總反應(yīng)式：當(dāng)正丁烷原料（純度≥97%）%進(jìn)料濃度（占進(jìn)料混合氣的比率）通過(guò)反應(yīng)器時(shí)，大約有85%的正丁烷參加反應(yīng)，其中有35%的正丁烷參與副反應(yīng)，大部分轉(zhuǎn)化為CO、CO2和H2O，同時(shí)有少量乙酸（C2H4O2）和丙烯酸（C3H4O2）生成。正丁烷原料中的異丁烷和其他烴類都幾乎100%轉(zhuǎn)化為CO、CO2和H2O。反應(yīng)器頂部流出的反應(yīng)生成氣進(jìn)入氣體冷卻器（E1306）的管程，與殼程的鍋爐水進(jìn)行換熱，產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入到蒸汽包，蒸汽包下部的鍋爐水靠重力作用流入到氣體冷卻器，形成一閉路循環(huán)系統(tǒng)。殼程的鍋爐水來(lái)自除氧器（D1895），用鍋爐給水泵（P1895）送入切換冷卻器。切換冷卻器（E1307A/B）是順酐裝置氧化工段重要的設(shè)備之一。管程是從（E1306）氣體冷卻器流出的反應(yīng)生成氣,主要組成有順酐氣、一氧化碳、二氧化碳、水蒸氣，隨著催化劑后期便有組分乙酸（C2H4O2）、丙烯酸（C3H4O2）和焦油。切換冷卻器（E1307A/B）不僅有回收熱量、將反應(yīng)生成氣的溫度冷卻到126～133℃合適的溫度的作用，同時(shí)一部分雜質(zhì)沉積在E1307A/B，減輕了吸收塔的負(fù)荷和堵塞。若切換冷卻器出口蝶閥開(kāi)度最大后仍不能降低壓力，則需進(jìn)行切換、清洗。順酐裝置曾用過(guò)高壓水槍清洗法、堿洗法。但化學(xué)清洗的過(guò)程中,根據(jù)了污垢的特性, 合理地選擇緩蝕