• <center id="z5net"><em id="z5net"></em></center>
    1. <strike id="z5net"><video id="z5net"></video></strike>
    2. <tr id="z5net"><sup id="z5net"></sup></tr>

      哈雷釬焊板式換熱器
      專業生產:換熱器;分水器;過水熱;冷卻器
      新聞動態

      殼程結構設計對管殼式換熱器傳熱影響討論

      點擊:1842 日期:[ 2014-04-26 21:14:14 ]
                        殼程結構設計對管殼式換熱器傳熱影響討論                               王貴丁               (中國石化工程建設公司,北京100101)     摘 要:結合管殼式換熱器Tinker殼程流體流動模型的分析,介紹了影響換熱器傳熱效率的一些殼程結構設計因素,文中詳盡地介紹了防短路結構、進出口結構、換熱器殼側縱向隔板等方面對傳熱效果的影響;并針對性地對弓形折流板、折流桿以及螺旋板等常用殼程強化傳熱結構的傳熱性能進行了分析和比較,對提高換熱器換熱效率的幾種殼程結構設計進行了總結。     關鍵詞:管殼式換熱器 傳熱效率 流體流動模型 結構設計     換熱器是進行熱量交換的通用設備,在石化行業中,對流體加熱或冷卻以及液體氣化或蒸汽冷凝等過程都需進行熱量交換,故使其得到了極為廣泛的應用。而管殼式換熱器因其操作彈性大、材料范圍廣、制造容易、工作可靠等獨特優點,一直在煉化行業的應用中處于主導地位。因此換熱器結構設計的先進性、合理性、節能性以及其傳熱效率都將直接影響到生產企業的能源利用率,合理的換熱器結構設計將有效提高換熱器傳熱效率,改善換熱性能。     1?。裕椋睿耄澹驓こ塘黧w流動模型[1]     1947年,Tinker首次提出了管殼式換熱器殼側流體流動的模型(如圖1),即把殼程流體分成了A、B、C、E、F五股流路:     流路A———由于管子與折流板上的管孔間存在間隙而產生的流路;     流路B———橫向流過管束的流路,即為純錯流換熱的主要流路,它對傳熱和阻力影響最大;     流路C———管束最外層管子與殼體間存在間隙而產生的流路;     流路E———由于折流板和殼體內壁間存在一定間隙所產生的流路;     流路F———對于多管程,因設置分程隔板而使殼程形成了不為管子所占據的通道而形成的流路。     從傳熱的角度出發,殼程結構設計應盡量擴大流路B的流量,抑制其余四股流的流量。因為A、C、E、F四股流路,雖然不是完全不起傳熱作用,但是相同流量下比橫流通過管束的流路B的傳熱性能要弱得多。                  2·防短路結構對傳熱影響     在換熱器布管設計時,應盡量布滿整個管板,以減少流路C;對于管束邊緣和分程部位不能排滿換熱管的,殼程流體會在這些部位形成旁路。為防止殼程物料從這些旁路大量短路,降低換熱效率,可在管束邊緣的適當位置安裝旁路擋板和在分程部位的適當地方安裝假管,安裝旁路擋板可以減少流路C,而設置假管可以減少流路F,從而改善傳熱效果。     另外,控制殼程筒體與折流板外圓的間隙是減少流路E的最有效的手段,一方面要按照GB?。保担笨刂茪こ掏搀w直徑和橢圓度,用板材卷制時,圓筒外圓周長允許的上偏差為10mm,下偏差為零;同時控制圓筒的直徑偏差為e小于等于0.5%DN,且當DN小于等于1?。玻埃埃恚頃r,直徑偏差值不大于5mm;當DN大于等于1?。玻埃埃恚頃r,直徑偏差值不大于7mm[2];另一方面在保證順利穿管束的前提下,適當加大折流板外圓的尺寸可以有效地控制流路E,將提高換熱效率。     3·折流板結構對傳熱影響     折流板除了用來支撐換熱管,減少換熱管無支撐跨距,避免流體誘導振動,更重要的是為了增加殼程流體的流速,提高殼程的傳熱系數,從而達到提高總傳熱效率的目的。因此合理的折流板設計將會在傳熱和壓降上都得到優化,對緩解換熱器的受力狀況和避免振動都有一定作用;在有相變的殼程中,一般設置支撐板起支承作用,與傳熱關系不大。折流板結構形式有很多,主要有弓形、圓盤-圓環型、整圓形、折流桿和螺旋板等結構,下面介紹幾種常見的折流板結構對傳熱的影響。     3.1 弓形折流板     弓形折流板包括單弓形、雙弓形和三弓形,單弓形和雙弓形折流板是換熱器設計中用得較多的結構,但是單弓折流板具有流阻大,易結垢,壓降大等缺點。雙弓形折流板由雙弓形隔板和中心隔板組成,兩種隔板沿管束方向交替排列,引導流體波浪式前進[3]。一般適用于殼程流量很大的物流或流體為低密度低壓氣體,此時會減低壓降,但是對于傳熱系數影響較小。雙弓形折流板換熱器與間距和缺口相同的單弓形折流板換熱器相比,能使兩種介質進行良好的換熱,消除換熱器死角,以保證充分地達到高效換熱的目的[1];雖然其壓降為后者的0.3~0.5,傳熱系數為后者的0.6~0.8,但總體的傳熱性能是提高的[4]。弓形折流板的不同的缺口大小,會形成不同的流動狀態(如圖2),缺口太大或太小都會產生“死區”,既不利于傳熱,又往往增加流體阻力。過小的缺口,導致流路B呈S形橫流過管束,在折流板的頂部區域內形成很大的流體循環旋流,減低傳熱系數;過大的缺口會在折流板與殼體的交角處有過大的流動死區,減少了有效傳熱面積。弓形折流板的缺口高度應使流體通過缺口時與橫過管束時的流速相接近比較合理。                  合理的折流板間距也至關重要,小間距會增加殼程的流速,增加橫流流路,提高傳熱系數但同時增加壓降,而過大的間距將可能使殼程流體順流大大增加,使傳熱效率大大下降。此外,在無相變換熱器中,采用高精度等級的換熱管,折流板管孔與換熱管的徑向間隙較?。郏玻?,可以減小流路A,從而提高換熱效率。     3.2 折流桿結構     折流桿縱流式換熱器是1970年美國菲利浦石油公司首先提出的,最初是為了改善傳統折流板換熱器中流體誘導振動而設計的[5],這種結構是將管殼式換熱器中的折流板改成桿式支承,支撐管子的折流桿與管子幾乎不存在間隙(如圖3)。其管束中每根換熱管的上、下、左、右都得到了可靠的支撐,從而從根本上改變了流體的流動狀況,使折流板換熱器的橫向流動變為平行于管子的軸向流動;從而消除了產生流體振動的根源,因而流體可以在殼體內高速流動。                   在折流桿換熱器中,其折流圈的外邊緣應與殼體的內徑相接近,以限制可能潛在的流路E的形成,同時其殼側的流體流道橫截面比較大,流體的流場是平行的縱向流(順流),正是由于這許多根細小的支撐桿所引起的流體的“卡曼旋渦”分離和折流圈產生的“文丘里”效應起到了傳熱強化作用[5];且在換熱器內不存在嚴重的滯留區域,折流桿與換熱器的接觸面積很小,傳熱面積得到充分利用;因此折流桿式換熱器壓降很低,低于弓形折流板的1/4;傳熱效率也較高,傳熱強化是弓形折流板換熱器的1.3~2.4倍[4]。     3.3 螺旋折流板     螺旋折流板換熱器殼側支撐結構是用一系列的扇形面相間連接,從而在殼側形成近似的螺旋面,殼程流體作螺旋運動可以有效地清除污垢死角、增強殼程湍流度、強化換熱器殼程傳熱。這種折流板形成的螺旋形結構,使流體在殼程內形成螺旋流,達到與柱塞流近似的效果,返混程度很低,幾乎沒有流動的死區;同時由于折流板是螺旋結構,使得介質形成一個漩渦,從圓心到半徑方向存在較大的速度梯度,這個梯度場能在管子表面產生湍流,使邊界層減薄,更有利與提高傳熱系數[6]。螺旋折流板換熱器使傳熱效率提高的同時,又獲得了較佳的壓降;其傳熱系數最大可以為弓形折流板換熱器的1.39倍,壓降隨著螺旋角的不同大約可降低26%~60%[3]。     4 進出口結構對傳熱的影響     一方面殼程進出口接管在滿足結構和強度要求的情況下,應盡量靠近管板布置,以減少流體停滯區,改善換熱效果;另一方面為了防止殼程物料進口處流體對換熱管表面的直接沖刷,經常需要在殼程進口管處設置防沖板,以減少侵蝕和振動。而防沖板的設置要求在物料進口區域留出一定的空間,往往會減少布管數,影響傳熱面積。當殼程物料進、出口接管尺寸較大時,會造成殼程空間不能充分合理利用,因此對殼程物料進口尺寸較大,進出口離管板較遠時,有時采用導流筒替代防沖板,以減少遠離接管處的死區,增加換熱管的有效換熱長度,增加布管數,提高換熱效果。     5 殼程縱向隔板的影響      換熱器的殼程一般為單程,但當殼程介質流量較小而要提高殼程傳熱系數時,可在殼程內安裝一平行于換熱管的縱向隔板(如圖4)。在隔板與殼體密封好的情況下,可以提高殼程流速,改善傳熱,比起用兩個換熱器串聯要經濟很多。                  6 結語     換熱器的設計應當堅持節能降耗的原則,在充分考慮經濟性和結構合理的同時,應該對整臺設備進行合理的優化設計,全面考慮以上的各點影響因素,改善換熱器的換熱效果,滿足能效要求。 參考文獻: [1]換熱器,秦叔經,葉文邦等編.化工設備設計全書[M].北京:化學工業出版社,2002:12. [2]GB?。保担薄保梗梗构軞な綋Q熱器[S] [3]李安軍,邢桂菊,周麗雯.換熱器各種管束支撐結構與傳熱性能[J].化工設備與管道,2008,45(2):28-31. [4]陳姝,高學農,徐娓,等.管殼式換熱器殼側在強化傳熱方面的進展[J].廣州化工,2006,33(5):18-21. [5]錢頌文,主編.換熱器設計手冊[M].北京:化學工業出版社,2002:8. [6]蔡業彬,胡智華.一種高效殼程強化傳熱換熱器及其工程應用[J].石油化工設備技術,2006,27(1):18-22.
      上一篇:列管式換熱器在隔膜法燒堿生產中的應用 下一篇:雙管板換熱器的改進

      相關資訊

      Copyright ?2008 哈雷換熱設備有限公司 All Rights Reserved. 地址:奉化外向科技園西塢金水路 電話:0086-574-88661201 傳真:0086-574-88916955
      換熱器 | 板式換熱器 | 釬焊板式換熱器 | 冷卻器 | 分水器 | 地暖分水器 | B3-14B板式換熱器 | 網站地圖 | XML 浙ICP備09009252號 技術支持:眾網千尋
      无码绝顶敏感痉挛抽搐潮喷