管壳式换热器节能技术研究

作者/来源：潘文厚，杨启明（西南石油大学机电工程学院，四川 成都 610500）   日期： 2007-11-05   点击率：1228

    换热器在化工、石油、动力等高能耗产业部门中有着广泛的应用。近几十年来，能源的紧缺有力地促进了换热器节能技术的发展。国内外研究者对换热器节能技术做了大量研究，并取得了丰硕的成果。目前，在各种换热器节能技术中，强化传热技术是应用较广泛的一种技术。强化传热主要有2种途径：提高传热系数、增大传热面积。当前，对换热器强化传热技术的研究主要基于这2点展开。     管壳式换热器是目前应用最广泛的一类换热器（约占70％），其理论研究和设计技术比较完善，运行可靠。对管壳式换热器的节能研究集中在对管程和壳程强化传热2方面。 1  管程节能技术分析研究     管壳式换热器管程的强化传热技术，主要通过改变传热面的形貌或管内插入物来增加流体湍流度、扩展传热面积，从而实现强化传热，达到节能的目的。 1.1  带内凸肋结构管     这类元件管壁上具有内凸肋结构，当前应用较广的是螺旋槽管和横纹管，如图1和图2所示。     螺旋槽管管壁是由光管挤压而成，管壁上的槽纹能在有相变和无相变的传热中明显提高管内外的传热系数。螺旋槽使冷凝液膜产生附加的表面张力场，使平均冷凝液膜减薄，减少了冷凝传热热阻。横纹管用普通圆管作毛胚，在管外壁滚轧出与轴线垂直的凹槽，同时在管内形成一圈突起的环肋。当管内流体流经横向环肋时，管壁附近形成轴向漩涡，增加了边界层的扰动，使边界层分离，有利于热量的传递。当漩涡将要消失时，流体又经过另一个横向环肋。因此不断产生涡流，保持了稳定的强化传热作用，以上就是带内凸肋结构管换热器的传热机理。带内凸肋结构管具有双面强化传热的作用，适用于对流、沸腾和冷凝等工况。研究发现：在相同流速下，横纹管与单头螺旋纹管比较，流体阻力稍大，但传热性能好，二者的应用场合相同。 1.2  内翅片管     内翅片管是通过特殊的焊接工艺和设备加工而成，流体在管内的换热过程为单相强制对流换热，其主要特点是通过在传热管管内扩大传热面积、强化管内传热的途径来提高换热器的传热性能。研究表明，相对光管而言，内翅片管改变了其内部....