浅谈国内管壳式换热器发展.docx

浅谈国内管壳式换热器发展【摘要】换热器是工业生产中最常用的设备在不同工作条件下对换热器性能要求不同它是冷热流体间传递热量的设备。一般国内换热器最为常用的是管壳式换热器比如：浮头式换热器固定管板式换热器U形管式换热器等等。换热器主要有管板、壳体、换热管、折流板、拉杆、定距管、封头等组成。由于换热器结构比其他压力容器相对简单所以其运用比较广泛。换热器在工、农业的各个领域应用十分广泛在日常生活中传热设备也随处见是不可缺少的工艺设备之一。随着研究的深入工业应用取得了令人瞩目的成果。本文就换热器的换热形式以及近几年换热器的发展进行讨论。【关键词】换热器；压力容器；流体；换热形式近年来随着现代工业的迅速发展以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧。世界各国在寻找新能源的同时也更加注重了节能新途径的研发。强化传热技术的应用不但能节约能源、保护环境而且能大大节约投资成本。换热器由于其在化工、石油、动力和原子能等工业部门的广泛应用使得换热器的强化传热技术一直以来受到研究人员的重视各种研究成果不断涌现。本文主要以管式换热器进行研究探讨。1管式换热器管式换热器主要有套管式换热器和管壳式换热器两种。1.1套管式换热器套管式换热器是将不同直径的两根换热器管套成同心套管作为元件、然后把多个元件加以连接而成的一种换热器工作时两种流体以纯顺流或纯逆流方式流通。套管式换热器的优点是：结构简单适用于高温、高压流体特别是小容量流体的传热。另外只要做成内管可以抽出的套管就可清楚污垢所以它也使用于易生污垢的流体。他的主要缺点是流动阻力大；金属消耗量多；管间接头较多易发生泄露而且容易弯曲引起震动；而且体积大占地面积大故多用于传热面积不大的换热器。1.2管壳式换热器管壳式换热器又称谓列管式换热器是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器结构一般由管箱、壳体、管束、管板、折流板等部件组成。目前国内外工业生产中所用的换热设备中管壳式换热器仍占主导地位虽然它在换热效率、结构紧凑性和金属材料消耗等方面不如其他新型换热设备但它具有结构坚固操作弹性大适应性强可靠程度高选材范围广处理能力大能承受高温高压等特点所以在工程中仍得到广泛应用。以下几种常见的管壳式强化换热器。1.2.1螺旋折流板式换热器螺旋折流板换热器是传统换热器中最普遍应用螺旋折流板换热器工作原理是壳程的折流板是以螺旋壮排列的这样使壳程介质自进口向出口呈螺旋壮、连续螺旋推进将传统的横向折流方式变成纵向螺旋折流方式。折流通道为螺旋式不会出现流动“死区”由于换热器壳程中的介质呈螺旋式的柱塞流动方式在壳程横街面径向产生速度梯度将每根换热管都置于换热介质旋窝中提高了流体径向湍流程度有利于冲刷强撑内的颗粒物及沉淀物防止污垢沉淀。按流道又可分为单螺旋和双螺旋两种结构。1.2.2螺旋叶片折流板式换热器螺旋叶片折流板式换热器是基于螺旋折流板换热器的基础上进行短位调整。把螺旋折流板的流体周期缩短4个叶片成风扇状而不像螺旋折流板成连续旋窝状。使流体一个周期一个周期的冲刷折流板进行换热。它的好处在于大大降低了壳程流体的速度使介质长时间在壳程中进行换热。这样的换热器相比其他普通弓型折流板式换热器而言大大提高了换热器中介质的换热效率。但是它的缺点是不能使用污垢比较多的介质或者粘稠的介质因为本身壳程就已经降低了介质的流速再使用粘稠的介质会使壳程阻塞或者沉淀物增多反而影响了整个系统的运转。螺旋叶片折流板换热器性能在理论上有较好的优越性但对它的研究尚处在起始阶段对其流动和传热机理还需做深入的试验与计算机模拟相信在以后的道路中会成为换热的主导。1.2.3扭曲管式换热器扭曲管式换热器是在传统管壳式换热器的基础上以扭曲扁管代替光管壳程没有折流板可依靠螺旋扭曲扁管外缘螺旋线的点接触进行自支撑。管内螺旋流道使流体在流动时产生纵向旋转和二次旋转这种螺旋扰流作用增加了流体的扰动程度减薄了传热边界层增强了流体的混合这种混合使得管壁附近保持较高的温度梯度极大的提高了传热系数。壳程流体在通道内由于离心力的作用而周期性地改速度和方向强化了流体的纵向混合。同时壳程流体流经相邻管子的螺旋线接触点后形成脱离管壁的尾流增大了流体自身的湍流度破坏了管壁上的流体边界层从而使壳程传热得到增强。但是由于没有折流板所以应用捆扎带进行固定管束但是高速流体介质进入壳程后会引起管子强烈振动和下榻。所以不能应用壳程高速流体介质。1.2.4波纹管换热器波纹管换热器是在传统列管式换热器的基础上应用强化传热理论及换热管独特的波峰与波谷的设计与传统管壳式换热器不同的是波纹管换热器采用带波纹的换热管而管壳