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      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
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      內展翅片換熱器的特點及應用

      點擊:1842 日期:[ 2014-04-20 00:59:05 ]

       0前言
        在石油、化工、動力、制冷、食品等行業中,作為這些行業的通用設備,換熱器占有舉足輕重的地位。隨著我國工業的不斷發展,對能源的利用、開發和節約的要求不斷提高,工業上的節能節水成為企業發展大計的一個重要組成部分,因此對換熱器的要求也日益加強。如何增強換熱管的換熱性能,提高傳熱系數是換熱管改革的主要研究方向,并且已經取得了一定的成果。換熱器按冷熱流體間的傳熱方式可以分為間壁式換熱器、再生式換熱器和接觸式換熱器。其中最常見的是間壁式換熱器,尤其是管式換熱器使用最廣泛。換熱管一般金屬耗量很大,其重量和體積都是很大的,一般情況下換熱器的總重量都占整個裝置重量的50%以上。因此,為了減輕整個裝置重量和體積,設計結構緊湊、傳熱性能良好的換熱管是一項十分迫切的任務。

        1內展翅片熱管開發的基本原理換熱器在石化、化工、醫藥、冶金、電力、動力、制冷、熱泵、食品等行業中占有舉足輕重的地位。隨著我國工業的不斷發展,對能源的利用、開發和節約的要求不斷提高,工業上的節能節水成為企業發展大計的一個重要組成部分,因此對換熱器的要求也日益加強。如何增強換熱器的換熱性能,提高傳熱系數是換熱器改革的主要研究方向。目前廣泛應用的換熱器主要有:列管式、螺旋板式、板式和肋片(外翅)式等幾種。在這些換熱設備中,熱量由高溫流體傳給低溫流體過程中的主要阻力(熱阻)來自于以下幾個方面:兩側介質與換熱管內、外壁之間的對流換熱熱阻、管壁本身的熱阻以及兩側介質的污垢熱阻。一般換熱管都采用金屬薄壁作為換熱面,由于管壁本身的熱阻非常小,強化換熱的潛力不大。這樣強化換熱管的換熱性能主要就是要強化兩側介質與換熱管內、外壁之間的對流換熱系數。如果不考慮介質污垢系數,忽略管壁熱阻,這時傳熱系數可以寫成下列形式:K=1 (1α1+1α2)=(α1·α2) (α1+α2)從上述可以看出K值必定小于α1和α2的值,而且它比二者中較小的一個還要小。所以在增強傳熱的時候,必須增大α中較小的一項(即減小最大熱阻項)才能有效地增大傳熱系數。在通常使用的工況中,一些換熱介質之間的換熱系數相差較大,特別是氣(汽)—液換熱器中,一般氣(汽)體的對流換熱系數在10-70W(m2·℃),而液體(以水為例)一般可以達到4800-8000W(m2·℃),二者相差上百倍,在常規換熱器內(如列管式、螺旋板式等)換熱壁兩側面積基本相等,這樣就造成換熱面積相等,但兩側熱交換介質換熱系數不同從而導致熱交換不平衡,使總傳熱系數低,熱交換效果不佳,造成能源的浪費。

        為了解決這一問題,一般企業所采用的辦法是加大換熱面積,但是這樣又使得換熱器的體積過于龐大,同時對于熱系數大的一側來講也是一種換熱面積的浪費。因此針對這種換熱不平衡的現象,采用翅片管才是理想的選擇。隨著現代工業的發展,換熱器逐步向著高溫、高壓、大容量的方向發展,這就給換熱器的發展提出了新的挑戰。讓高溫、高壓介質走管程和管內流動換熱系數低下的矛盾日益突出,這就迫切要求能有一種強化管內換熱的新型換熱管出現。波紋形內展翅片式高效節能換熱管(簡稱內展翅片換熱管),成功解決因熱交換介質換熱系數不同而導致的熱交換不平衡問題,提高了總傳熱系數;減小了設備體積;解決了高溫高壓介質的換熱要求問題;并且大幅度的降低了冷卻水的消耗量;使用戶的運行和維護成本大幅度降低。另一方面,由于我們采用的是縱向翅片,使得高壓流體的阻力大大降低,一般要小于流體在殼側擾流時的阻力降。

        2內展翅片熱管的主要優點①換熱效率大大提高,節能、節水效果顯著由于在換熱管內裝有波紋型內展翅片,使表面傳熱系數較低的一側換熱面積增大(管內翅化比高達7 4),增加了總的傳熱系數,提高了傳熱效率,解決了因兩種流體換熱系數不同而產生的熱交換不平衡這一基本問題。哈爾濱市經濟貿易委員會節能技術中心對內展翅片換熱管的測式報告表明:“該產品的換熱效率高于光管換熱管32個百分比”,“由于換熱效率大幅提高,該產品的節水效果顯著,節水率高達85%以上?!?/P>

       ?、谀軌虺惺芨邷馗邏?阻力降較低在內展翅片換熱管中,翅片在換熱系數較低的一側,即讓冷卻水走殼程,高溫高壓的氣(汽)體走管程,讓換熱管來承受高溫高壓,可以降低換熱器壓力容器的管理等級和制造成本,同時波紋型翅片縱向置入管內,氣體流動阻力小。

       ?、蹞Q熱器體積小、占地面積小內展翅片換熱器通過在換熱管內加翅片增加換熱面積,在增強換熱的同時減少光管換熱面積,使得整臺設備體積大大減少,一般相對于常規換熱器體積要小50%-75%,占地面積一般為常規換熱器的25%-50%。

       ?、芡顿Y省、回報期短內展翅片換熱器體積小,設備制造所需要的材料少,盡管技術含量較高、工藝和制造復雜,設備總體價格相對于同等處理量。相同材質的常規換熱器要低。由于內翅片換熱效率高,且節能、節水、節電效果顯著,設備投資回報短。

       ?、萁档陀脩舻木S護成本我們知道水垢的形成與水的流動情況有很大的關系,一般來講,冷卻水走殼程時,由于水的不斷折流擾動,使得水垢很難形成,相對于冷卻水走管程,冷卻水走殼程時水垢的形成周期要慢2-5個周期,加上讓高壓氣體走管程,由于管程介質的高溫高壓,流速較大,污垢系數較小,這樣就使得換熱器的清洗周期大大加長,使用戶的維護成本降低。

        3在PVA·維綸裝置中的應用在煉油、化工、制藥、制冷等許多行業中存在大量熱交換兩側間介質的對流換熱系數相差很大的情況,較小的流體通過走換熱管內翅片側,以強化其換熱性能達到提高換熱器總的傳熱系數的目的。自1999年該產品研制成功以來已經成功應用了100余臺。在PVA·維綸裝置中,涉及的氣———液熱交換的設備較多,在安徽皖維高新材料股份有限公司,內展翅片換熱器就得到了廣泛的應用,例如在有機分廠的就有聚合三塔冷凝器、回收三塔冷凝器、回收五塔冷凝器、回收六塔冷凝器、催塔冷凝器等。以聚合三塔冷凝器為例(其工藝流程見圖1),對比一下內展翅片換熱器和光管換熱器的性能參數。

       

        換熱器流程說明:從聚合三塔出來的甲醇蒸汽由塔頂進入冷凝器,選用普通管殼式換熱器時,需要選用兩臺換熱器串聯使用,先經過第一臺換熱器冷凝后進入到第二臺換熱器冷卻到工藝所要求的溫度,未完全冷凝汽進一步冷凝。選用內展翅片換熱器以后,僅需選用一臺換熱器就能滿足工藝要求了,并且設備安裝方式由原來的臥式改為立式,充分利用塔的高度,使得站地面積大大減小,布置結構更加合理。換熱器的材質選用304,換熱管規格為Φ32×1,翅片也用304。聚合三塔冷凝器選用普通管殼式換熱器和內展翅片換熱器的對比數據見表1。由表1可見,采用內展翅片換熱器后,設備體積小,占地面積小,節能節水,經濟效益明顯。

       

        可以看出:①采用內展翅片管換熱器,設備體積僅為普通殼管式換熱器的50%;②采用內展翅片管換熱器,站地面積不到普通殼管式換熱器的20%,由于采用了單臺設備,并且有設備體積較小和采用立式安裝等優勢,所以該設備可以直接立于塔旁,無需專門為其準備設備安放空間,降低了投資成本。③采用內展翅片管換熱器,每小時節約用水122噸,相對普通殼管式換熱器節水率為32.1%。④采用內展翅片管換熱器,熱流密度是普通殼管式換熱器的3.12倍,可見其高效性。


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