上下两段列管式换热器的设计+CAD图纸(4)
1.5.2 螺旋折流板支撑结构的发展
传统弓形折流板换热器中，壳侧流体成弯曲的Z字形流动，但这种折流板的布置形式带来很多的问题：（1）沿程压力降大，易产生流动滞止死区；（2）旁流和漏流降低了有效横掠管束的质量流速，高的质量流速诱导换热管的振动，缩短了换热器的寿命。因此，为了节能及节材，迫切需要改变传统的节流板结构的形式。20世纪90年代，针对弓形折流板换热器壳侧流动的上述缺点，国外科研人员提出了螺旋折流板换热器的概念，并由ABB公司于1994年实现了产业化。在气/水换热的情况下，传递相同的热量时，螺旋折流板换热器的传热面积可减少30%~40%，节省材料20%~30%[7]。螺旋隔板换热器，是一种高效，紧凑的换热设备，其性能优于其它类型的管壳式换热器，螺旋隔板换热器的构造可以解决普通弓形隔板换热器的种种弊端。提高了换热器的抗垢性能和壳程的传热系数并降低了压降。此外这种结构还能增强管束的稳定性，防止震动[8]。
1.5.3 折流杆支撑结构的发展
传统的管壳式换热器壳程流体横向冲刷管束，传热效率较低，流动阻力大，常发生流体诱导振动而导致破坏。为解决换热管束的振动问题，美国菲利浦石油公司在20世纪70年代开发了折流杆式换热器，该换热器不仅解决了振动问题，而且由于壳侧流体的纵向流动使折流杆换热器比传统的弓形折流板换热器传热系数提高30%左右，壳程压降减少50%[9]。折流杆换热器作为一种新型管壳式换热器，已得到较深入的研究。与传统的折流板管壳式换热器相比，折流杆换热器的优良的防流体诱导振动性能、较高的壳侧给热系数、较低的压力降、较强的抗结垢能力、较长的使用寿命，已获得工程界的认同，目前已得到较广泛的应用。为了充分发挥折流杆换热器的优越性，当前迫切需要对折流杆换热器进行优化设计，提出实用化的工程优化设计方法，取得最佳经济效益[10]。
1.5.4空心环支撑结构的发展
管壳式换热器空心环支撑结构，这种管壳式换热器以强化管型作为换热管，空隙率大，流动阻力比较小，流体的压降表现为在粗糙壁面上流体湍流度增强，进而强化传热。也就是说，流体动力不是完全的损耗掉了。而且用这种结构形式代替折流板，能够降低换热器钢材的消耗量，可以减少35～50％，还可以使气体压降减少30～40％。这种结构是由华南理工大学化工学院传热强化与过程节能重点实验室邓先和等人发明，解决了石油化工等行业应用的传统管壳式换热器的种种弊端，例如传热性能差、钢材耗量大、流阻比较大，系统整体耗电量等[11]。
1.6管壳式换热器管程强化传热研究进展
1.6.1螺旋槽管
螺旋槽管是一种管壁上具有外凸和内凸的异形管，管壁上的螺旋槽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，起到双边强化的作用。根据在光管表面加工螺旋槽的类型螺旋槽管有单头和多头之分，其主要结构参数有槽深e、槽距p和槽旋角B。美国、英国、日本从1970年至1980年间对螺旋槽管进行了大量的研究。华南理工大学、北京理工大学和重庆大学也对螺旋槽管进行试验研究，而且都取得显著的成效[12]。
1.6.2横纹管
横纹管，1974年前苏联首先提出横纹管，它是一种用普通圆管作毛胚，在管外壁经简单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。其强化机理为：当管内流体经横向环肋时，管壁附近形成轴向漩涡，增加了边界层的扰动，有利于热量通过边界层的传递。当涡流即将消失时，流体又流经下一个横肋，不断产生轴向涡流，因而保持连续且稳定的强化作用。