国内外含有污水预热器设计的研究现状
时间:2017-02-11 14:58 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 国内外含有污水预热器设计的研究进展与主要成果管壳式换热器的传热阻力往往来自于壳侧，因此对壳侧强化传热是改善换热器性能的主要方式之一。强化传热理论指导强化传热的手段主要有提高平均温差、增大换热面积和扩大传热系数，对于换热器提高平均温差要受到材料的限制，提高传热面积又受空间的限制，因此提高传热系数是换热器强化传热的有效方法。强化传热理论指导强化传热的手段主要有提高平均温差、增大换热面积和扩大传热系数，对于换热器提高平均温差要受到材料的限制，提高传热面积又受空间的限制，因此提高传热系数是换热器强化传热的有效方法，根据是否需要外加动力分为有功技术和无功技术[1]。5687 3.1 有功技术 顾名思义有功技术是需要采用外加动力（机械力、磁场力）的技术。这种技术主要包括：对冷热介质作机械搅拌；换热面震动；换热流体震动；将电磁场作用于流体以促使换热表面附近流体的混合；将异种或同种流体喷入换热介质或将流体从换热表面抽吸走。但是很多有功技术大多只处于试验阶段[2]，其中只有几种方法取得并不广泛的应用。例如静电场法在强化气相、二相流和液体传热实验上效果都比较好也有所应用，有着比较广泛的研究空间和应用前景；射流法在法国研究比较成熟，这种技术已应用于制造陶瓷换热器以适应高温工作条件[3]。 3.2 无功技术 无功技术同有功技术相反是不需要外加动力的一种强化传热技术。这类强化方式一直以来受到广泛的关注和深入的研究，因此很多方法已应用到工业当中。归纳起来无功技术方法主要有：粗糙面法、扩大传热面积法，管程和壳程改造法和添加剂等方法[1]。强化管壳式换热器的研究主要集中在强化管程和壳程两方面，现就有关强化技术分述如下。 3.2.1 强化管程传热的研究 （1） 螺旋槽管 在光管表面加工螺旋槽时， 管内形成螺旋状凸起， 传热管壁被挤压成单头或多头螺纹管， 管壁上的螺旋槽能在有相变和无相变的传热中显著地提高管内外的给热系数， 具有双面强化传热作用，其管内传热强化主要由两种流动方式起决定作用，一是螺旋槽对近壁处流体流动的限制作用，使管内流体做整体螺旋运动来产生局部二次流。二是螺旋槽导致的形体阻力，产生逆向压力梯度使边界层出现分离。图1为螺旋槽管结构示图，D为管内径，e为凸起高度，P为凸缘间距。实验表明，当e/D在0.036～0.05时，P/e的最佳值约为15。流体在同样压力损失下，其换热系数可增大1.25倍[5]。华南理工大学对螺旋槽管管内流体的流态、强化传热机理及管参数的优化选择方法进行了深入研究，发现单头螺旋槽管比多头螺旋槽管的性能好[6]。将螺旋槽管用于甲醛余热锅炉中，节约了材料消耗及电耗[6]；用于压缩机排气冷却，使传热强化3倍；用于常减压原油-渣油换热器，传热系数提高了1.2～1.5倍[7]。德国Hde公司的螺旋槽管，管内传热效率明显地优于光管，当2300<Re<105时，提高传热效率2.3～11.1倍，当200<Re<1500时，提高传热效率2.0～22倍[8]。日本凡诚重工株式会社采用S管的MS.J.S.P换热器代替原设计的光管换热器，总传热系数提高2倍[9]。美国加州GA技术公司开发的内外螺纹沟槽管，其管子内侧和外侧均有波纹的螺旋槽，该管效率比一些扩面管提高1.5倍，是普通光管的4倍[10] 。 图3.1 螺旋槽管结构 （2）横纹管换热器 横纹管[11]的强化机理为：当管内流体流经横向环肋时， 管壁附近形成轴向漩涡， 该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下一个横向环肋，因此不断产生涡流，保持了连续、稳定的强化作用。华南理工大学对横纹管进行了试验研究，发现其性能比螺旋槽管好，在同样传热效果下，阻力增加的比螺旋槽管少[12]。1987 年茂名石化公司炼油厂选用了两台FB800-180-40-2Ò型横纹管换热器，用作原油-渣油换热器，运行4年半后经工厂标定，在压降相近的情况下，比光管换热器的总传热系数提高85% ，在相同负荷时，可节约40% 的换热面积，而且基本无结垢和腐蚀现象。 (责任编辑：qin) |