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螺旋折流板換熱器的傳熱性能和殼程壓力降
  • 關(guān)鍵詞:
    螺旋角,換熱器
  • 資料類型：
  • 上傳時間：
    2013-01-06
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  • 資料簡介
  •       中國物流設(shè)備網(wǎng)整理：換熱器殼程支撐結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化是目前強(qiáng)化傳熱的一個方向。傳統(tǒng)的單弓形折流板支撐屬于橫向沖刷換熱管流動，具有阻力大、傳熱死區(qū)多、易結(jié)垢等問題［1］。

           為克服這些問題，相繼出現(xiàn)了許多其他形式的殼程折流支撐結(jié)構(gòu)，如雙弓形折流板、三弓形折流板、螺旋折流板、折流桿和空心環(huán)支撐等。這些折流支撐結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是:盡可能消除流動和傳熱死區(qū)，增加滲透性；減少甚至消除橫流成分，使之變?yōu)榭v向流。由于流阻小，又不會引發(fā)振動，因此可以大大提高殼程流速；死區(qū)的減少可使傳熱效率大幅提高，污垢與腐蝕也隨之減少［2－3］。螺旋折流板換熱器折流板的螺旋結(jié)構(gòu)巧妙地利用流場特性，使被導(dǎo)流后的殼程流體流動曲線趨于螺線形，有效改善了殼程流體的流速分布，減少了流動和傳熱死區(qū)［4－8］。螺旋折流板換熱器在國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)中已有較多應(yīng)用，也不少。但在研究方面，和國外的差距比較大，結(jié)果是有些螺旋折流板換熱器的工藝計算還依賴國外公司，其中原因之一是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)少，不足以歸納出相關(guān)流體流動和傳熱關(guān)聯(lián)式或者驗(yàn)證模擬結(jié)果。本文利用大慶石油化工總廠設(shè)計的部分螺旋折流板換熱器試樣，進(jìn)行傳熱性能和殼程壓力降性能實(shí)驗(yàn)，并與傳統(tǒng)的弓形折流板換熱器進(jìn)行比較。

          換熱器殼體尺寸為Ф219 mm×10 mm，殼程總長為1834 mm；殼程和管程進(jìn)出口內(nèi)徑均為66 mm；換熱管尺寸為Ф19 mm×2 mm，共有36根換熱管，換熱管長為2000 mm，弓形折流板換熱器和螺旋折流板換熱器芯體中換熱管均采用正方形排布，管間距為25 mm，如圖3所示。螺旋折流板換熱器折流板采用拉桿和定距管固定間距，拉桿共8根，均為12 mm，螺旋角（θ）分為30°、20°、15°和6°4種［8］，螺距分別為144、144、98和120 mm；折流板外徑為Ф198 mm，厚度為4 mm，如圖4所示（以螺旋角30°為例）。弓形折流板換熱器的折流板采用拉桿和定距管固定間距，拉桿共4根，均為Ф12 mm，定距管為150 mm；折流板外徑為Ф198 mm，厚度為4 mm，圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%。螺旋折流板換熱器和弓形折流板換熱器芯體共用同一個殼體，換熱管數(shù)量、尺寸均相同。換熱器流程為單管程、單殼程，管程走熱水，殼程走冷水。

          螺旋折流板換熱器的提出基于這樣一種思想:通過改變殼側(cè)折流板的布置 ，使殼側(cè)流體呈連續(xù)的螺旋狀流動.因此 ，理想的折流板布置應(yīng)該為連續(xù)的螺旋曲面.但是 ，螺旋曲面加工困難 ，而且換熱管與折流板的配合也較難實(shí)現(xiàn).考慮到加工上的方便 ，采用一系列的扇形平面板（稱之為螺旋折流板）替代曲面相間連接 ，在殼側(cè)形成近似螺旋面 ，使殼側(cè)流體產(chǎn)生近似連續(xù)螺旋狀流動.一般來說 ，出于加工方面的考慮 ，一個螺距取 2～4 塊折流板 ，相鄰折流板之間有連續(xù)搭接和交錯搭接兩方式 ，按流道又可分為單螺旋和雙螺旋兩種結(jié)構(gòu).

               總結(jié)

    （1）螺旋角過小時，由于流程長，螺旋折流板換熱器殼程壓力降可能會超過普通弓形折流板換熱器;
    （2）螺旋角越大，螺旋折流板換熱器殼程傳熱系數(shù)越小;當(dāng)螺旋角大于15°時，殼程傳熱系數(shù)小于普通弓形折流板換熱器殼程傳熱系數(shù);
    （3）綜合考慮螺旋折流板換熱器的殼程壓力降和殼程傳熱系數(shù)，螺旋折流板螺旋角不能過大，也不能過小;所以在工程設(shè)計中，螺旋角一般應(yīng)取6°～12°之間。

          
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