换热器国内外研究现状和发展趋势
时间:2017-02-06 08:58 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 管壳式换热器的特点管壳式换热器是目前应用最为广泛的换热设备。在圆筒形壳体中放置了由许多管子组成的管束，管子的两端（或一端）在固定的管板上，管子的轴线与壳体的轴线平行。管壳式换热器主要分为下列几种：5494 （1）固定管板式。固定管板式换热器的典型结构是管束连接在管板上，管板与壳体焊接。其优点是简单、紧凑，能承受较高的压力，造价低；缺点是在一些情况下容易产生较大的热应力。 （2）浮头式。浮头式换热器的典型结构是两端管板中只有一端与壳体固定，另一端可相对壳体自由移动称为浮头。浮头式换热器的特点是管间和管内清洗方便，但其结构复杂，造价比固定管板式换热器高，设备笨重，材料消耗量大。 （3）U形管式。U形管式换热器的典型结构是只有一块管板，管束由多根U形管组成，管的两端固定在同一块管板上，管子可以自由伸缩。当壳体与U形换热管有温差时，不会产生热应力。 （4）填料函式。换热器两管板中一块与法兰通过螺栓固定连接，另一块类似于浮头，与壳体间隙处通过填料密封，可做一定量的移动。此结构的特点是结构较简单，加工、制造、检修、清洗较方便，但填料密封处易产生泄漏。 2 国内外管壳式换热设备研究进展 管壳式换热器在石油、化工装置中应用十分广泛，虽然现在出现了波纹板换热器、板壳式换热器、螺旋板换热器、伞板换热器等结构紧凑、高效的换热设备，但管壳式换热器仍占据着主导地位。 从间壁式换热器的发展史来看，管壳式换热器的技术提高受到下列因素的限制： （1）流体热附面层热阻的限制。即使是湍流流动，在流体与固体壁之间也会生出一层边界层，而其中接触固体壁的一层称为层流底层，其流动性质为层流流动，它是靠分子扩散进行传导传热的，传热速率很小。这一厚度仅为3-5mm的薄层，其热阻几乎占了整个附面层热阻的80%。进一步减薄、破碎、离和清除这个薄层，都可以逐步提高换热器的传热量，它是提高换热器技术的关键之一。 （2）流体压力损失的限制。通过提高流体速度，可以减薄附面层的厚度，从而提高传输的热量。但是，提高流体速度却引起一个矛盾的后果，流体的压力损失增加，其增加的速率巨大，所以不得不降低流速来接受较低的传热系数。 （3）扩大传热面积的限制。扩大传热面积是提高预热温度和增加热回收率的简单而有效的办法，但却受到换热器成本和价格提高、换热器尺寸扩大与安装重量加大、换热器体积庞大与运输车辆超重等等的限制[3]。 3 强化传热技术的研究进展 随着技术不断发展，各个新型、高效换热器逐步取代现有常规产品。强化传热的主要途径有提高传热系数、扩大传热面积和增大传热温差等方式，其中提高传热系数是强化传热的重点，主要是通过强化管程传热和壳程传热两个方面得以实现[4]。 以采用强化传热元件和改进换热器结构为主的强化传热技术是一种能显著改善换热器传热的节能技术。目前，管壳式换热器强化传热方法主要有：采用改变传热元件本身的表面形状及其表面处理方法，以获得粗糙的表面和扩展表面；用添加内插物的方法以增加流体本身的绕流；将传热管表面制成多孔状，使气泡核心的数量大幅度增加，从而提高总传热系数并可增加其抗污垢能力；将传热管的内外表面轧制成各种不同的表面形状，使管内外流体同时产生湍流并达到同时扩大管内外有效传热面积的目的，提高传热管的传热性能等[5]。 4 管壳式换热器的腐蚀及防治措施 (责任编辑：qin) |