大型折流杆式换热器的设计开发.doc

大型折流杆式换热器的设计开发折流杆换热器是为了解决大流量换热器占地面积太大、振动引起换热管损坏问题进而研发的一种全新型换热器,首次在美国获得应用,随后大量应用于化工、电力行业。在最近几年里,广泛应用于我国火电、核电以及临海化工企业领域的海水、闭式水的换热。本课题针对原有折流杆换热器正方形布管现有不足,管束入口振动以及折流杆条结构不合理的问题,解决因进口流体横向冲击换热管引起振动,与折流杆强烈磨损造成换热管破裂,对大型折流杆换热器进行改进并在此研究基础上进行实际应用化实验验证,形成更优于现存折流杆换热器结构的设计理念,应用于实际工业领域运行。对折流杆换热器管束换热管布管方式进行设计改进,在换热面积不变的情况下,可使换热器直径变小,获取更大的经济性;对折流环中的折流杆进行设计改进,用扁钢条代替圆钢,使换热管与折流杆的接触方式由点接触变更为线接触,减少了折流杆对换热管的硬磨损,同时增加折流杆的挠度,对整个管束的振动起到非常好的缓冲作用;对折流杆换热器防冲挡板进行改进设计、计算,用导流筒来代替传统的防冲挡板,使折流杆换热器避免因横向流冲刷带来剧烈振动,导致换热管破损。通过CFD(计算流体力学)的方法对折流杆换热器进行数值模拟,核算两种布管方式对换热的影响,进一步验证结构的合理性,证明三角形布管在提高传热能力上比传统的正方形布管有优势,对设计换热器进行结构改进。根据上述改进设计以及数值模拟计算得出结论,搭建实验平台,进行现场运行实效分析,对比两种折流杆换热器的换热能力,论证得出三角形布管结构的换热器在实际工业换热中要明显的优于正方形,并且三角形布管的换热器设备体积比正方形布管要小得多,有较明显的经济成本优势;扁钢条折流杆更优于圆钢,避免了对换热管的硬磨损和起到了更好的防振缓冲作用;导流筒的优化设计使换热器避免了进口高速的流体横向冲刷,对换热管起到了很好的保护作用,流体进入换热器后全部为纵向流,使换热管充分的与壳侧介质接触,增强了换热效果。