管壳式换热器强化传热

原创 胡伟明  2020-09-25 20:56:00  阅读 54 次 评论 0 条
摘要:

强化传热强化传热的大量研究成果正被应用到工程实践中。因为换热器的传热发生在换热管表面,因此扩展换热管表面是管壳式换热器最常用的强化措施。从而提高换热管一侧或两侧的换热系数。现已运用强化换热管表面的换热管有螺纹管、波节管、波纹管等。螺纹管螺纹管(见下图),给热系数α比光管高40%左右,管端光滑,与光管直径相同,因此可以采用和光管相同的与管板的连接结构及布管尺寸。其使用在管外结垢比较严重场合,不适用于固体粉尘含量较高或易结焦的场合。由于螺纹管与光管在同样工况下,光管表面液流面为层流状态,而螺纹管的液

强化传热

强化传热的大量研究成果正被应用到工程实践中。因为换热器的传热发生在换热管表面,因此扩展换热管表面是管壳式换热器最常用的强化措施。从而提高换热管一侧或两侧的换热系数。现已运用强化换热管表面的换热管有螺纹管、波节管、波纹管等。

螺纹管

螺纹管(见下图),给热系数α比光管高40%左右,管端光滑,与光管直径相同,因此可以采用和光管相同的与管板的连接结构及布管尺寸。其使用在管外结垢比较严重场合,不适用于固体粉尘含量较高或易结焦的场合。

螺纹管.png

由于螺纹管与光管在同样工况下,光管表面液流面为层流状态,而螺纹管的液流为湍流状态,能阻碍污垢的沉积,在一般情况下,污垢的沉积物不易覆盖整个螺纹,也不是首先沉积在螺纹的谷槽,而是沿螺纹的外形形成垢片。在操作中随着温度的变化,螺纹管的膨胀或收缩,污垢在膨胀的作用下会自行脱落,重新露出金属表面。

波节管

波节管(如下图)热效率比光管高2.5~4倍。使用于压力小于或等于2.5MPa。设计温度不大于350℃。波节管不适宜用于强腐蚀、高粒度(5mg/L)、易结焦结碳的介质。波节管具有自结不易结垢,这是由于介质在流动时不断形成漩涡扰动。经测定流体阻力比光管小。波节管本身具有自补偿功能,改善了壳体与换热管的受力状态,但折流板厚度较光管厚以利支撑,换热器的管板厚度较光管管板厚1.2~1.25倍。

波节管.png

波纹管

波纹管(如下图)是根据波节管改进而来。由于无波间的直壁,波距缩小,采用波谷小圆弧与波峰大圆弧相切,没有折皱,因此液流呈全湍流状态,对管壁具有全面冲洗作用,介质沉积可能性很小,不易结垢。波纹管的传热性能优于波节管。

波纹管.png

优缺点

优点:

1)总传热系数可提高30%以上;

2)具有良好的抗腐蚀性能;

3)具有良好的的抗垢性能;

4)比光管外表面积增加2.5倍以上(以Φ25管子为例);

5)强化冷凝效果显著,给热系数可提高l倍以上;

6)特别适用于重油系统传热;

7)适合于各种无相变传热。

缺点:

1)管内膜系数与管外膜系数之比小于1.5不能使用;

2)管外雷诺数Re<600不能使用;

3)管内压降增加14%;

4)不适用于Cr-Mo钢场合。



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