三分周向重叠的螺旋折流板换热器的实验性能研究(3)
出的结论是: 气动喷涂翅片的底面的接触阻力对效率无实质性影响。为了证实这一点, 又对管子与翅片的过渡区进行了金相结构分析。对过渡区试片的分析表明, 连接边界的整个长度上无不严密性的微裂纹。所以, 气动喷涂法促进表面与基本相互作用的分支边界的形成, 能促进粉末粒子向基体的渗透, 这就说明了附着强度高, 有物理接触和金属链形成。因而, 气动喷涂法不但可用于成型, 还可用来将按普通方法制造的翅片固定在热换器管子的表面上, 也可用来对普通翅片的底面进行补充加固。可以预计, 气动喷涂法在紧凑高效的换热器生产中将会得到广泛应用.
（2） 焊接式板式换热器
用焊接结构替代橡胶垫密封, 全焊式和半焊式板式换热器的出现, 消除了由于垫片材料耐温、耐腐蚀、耐压方面的限制。对于腐蚀介质使用板式换热器, 近年来得到很大发展。德国与日本合作的千代田混合焊接板式换热器, 操作压力可从真空到6, 操作温度200℃～900℃, 单台换热面积F 为3m2～2 000m2。可用于气- 气、气- 液、液- 液的换热和蒸气的冷凝。
美国VICARB 公司在1989 年开发COMPBLOC焊接式板式换热器, 是一种紧凑、高效、具有专利技术的换热器。如图1 所示,
图1COMPBLOC 焊接式板式换热器
这种换热器由焊接板束、钢框和面板等组装而成, 是一种四面体结构。板束采用精密压制、自动焊接制造, 立柱衬里采用电阻焊。
接, 换热器的“核心”由焊接波纹板板束、立柱衬里和顶部、底部盖板衬里组成, 螺栓连接框架由四根立柱和顶部、底部盖板以及4 个带有接管的面板组成。其耐压耐温达3. 2MPa 和300℃, 单台F 为1. 5m2～300m2, 单台板片数为25～500, 冷热介质错流排列。由于COM PA BLOC 焊接板式换热器的传热性能好且使用温度和压力较高, 所以可十分经济地用这种换热器取代在相应温度范围内使用的管壳式换热器。用于油气加工工业, 可用作原油冷却器、塔顶冷凝器等, 还可用于其他多种工业加工过程。
（3） 新型麻花管换热器
瑞典Alares 公司开发了一种扁管换热器, 通常称为麻花管换热器。螺旋扁管的制造过程包括了“压扁”与“热扭”两个工序。改进后的麻花管换热器同传统的管壳式换热器一样简单, 但改进了传热, 减少了结垢, 真正的逆流, 降低了成本, 无振动, 节省了空间, 无折流元件。由于管子结构独特使管程与壳程同时处于螺旋运动, 促进了湍流程度。该换热器总传热系数较常规换热器高40%, 而压力降几乎相等。组装换热器时也可采用螺旋扁管与光管混合方式。该换热器严格按照ASME 标准制造, 凡是用管壳式换热器和传统装置之处均可用此种换热器取代, 它能获得普通管壳式换热器和板框式传热设备所获得的最佳值, 估计在化工、石油化工行业中具有广阔的应用前景。
（4） Hitan 绕丝花环换热器
该型换热器是英国Cal Gavin Ltd 公司开发的一种新产品, 采用一种称之为Hitan mat rix element s的丝状花内插物, 可使流体在低速下产生径向位移和螺旋流相叠加的三文复杂流动, 可提高诱发湍流和增强沿温度梯度方向上的流体扰动, 能在不增加阻力的条件下大大提高传热系数。
图2Hitan 换热器用内插物
内插件不仅可以促进管内流体形成湍流, 同时可以扩大传热面积, 提高传热效率。目前, 管内内插物主要是利用各种金属的条、带、片和丝等绕制或扭曲成螺旋形, 如麻花铁、螺旋线、螺旋带及螺旋片等,或冲成带有缺口的插入带。英国Cal Gavin 公司研制出了一种叫Heatex 的内插件。这种内插件由一组延伸至管壁的圆芯体组成, 它可使管侧传热效率提高2～15 倍。该公司还开发了一种叫Hit ran 的丝网内插件, 将这种内插件用于液体工况, 可使管壳式换热器管程传热效率提高25 倍, 用于气体工况, 可使相应值提高5 倍。同时, 与正常流速相比, 这种内插件使换热管的防垢能力提高8～10 倍。