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      哈雷釬焊板式換熱器
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      縱向流繞絲管管束換熱器的試驗研究

      點擊:1733 日期:[ 2014-04-26 22:21:09 ]
                                   縱向流繞絲管管束換熱器的試驗研究                                 吳家聲   屈仁均   羅發智                       (武漢化工學院機械系)(湖北長江石化設備制造廠)     摘要:研究表明,縱向流管外繞絲管束換熱器在生產上可滿足強化傳熱和限定壓降的要求。其綜合性能指標介于普通光管和新型變截面管管束之間,但壓降卻小得多。其突出特點是制造簡便,造價低廉。     關鍵詞:換熱器   繞絲管   縱向流     由于生產和科學技術發展的需要,強化傳熱技術(包括表面特殊處理法、粗糙表面法、擴展表面法、擾動流體法、渦流發生器、螺旋管、添加物以及靜電場法等)倍受重視,各主要工業國都對此進行了大量的研究與開發,不少成果業已在工業上應用。國內華南理工大學、天津大學、清華大學等在強化傳熱方面也做了大量工作,取得了可喜的進展。華南理工大學、清華大學等校在換熱管內插人各種可使流體旋轉的內插件,如以扭帶、螺旋扭帶、插人大孔隙繞絲等來進行管內無相變強化傳熱。湘潭大學采用在橫紋管管間插入Φ16.5X1.5、節距lOm m 的螺旋扭片進行傳熱管外強化。華南理工大學則主要側重于在管壁上擴展傳熱面,如對翅片管、螺旋槽管、變截面管、表面多孔管、T管、針翅管、橫紋管等進行了卓有成效的研究。該?;C械研究所更側重于管束強化,如折流桿管束、混合管束等等,并根據不同的工藝條件與換熱工況,設計制造了不同結構形式的新型高效換熱器,且已經在煉油、化工、制冷、電站等行業得到應用,取得了較大的經濟效益。強化 傳 熱 方法繁多,其目的不外是提高系統和設備的經濟性,確保設備的安全生產。但是,采用所選擇的強化傳熱措施后,需要增加多少設備制造費用?制造工藝復雜性如何?是否容易實現批量生產?這些實際問題不得不直接面對。本課題研究的目的之一就是如何降低換熱器制造成本,簡化制造工藝,用最簡單的方法達到強化傳熱、限定壓降以適應不同工況 的生產需要。     1 繞絲管管束換熱器試驗研究     1.1 繞 絲管管束換熱器設計原理     繞絲管管束換熱器,它是以截面為圓形(或半圓形)的金屬絲(直徑d為2^-6mm),以一定間隔(螺旋線節距)纏繞緊貼在光管管壁上,形成螺旋形強化圈。生產上使用的普通光管管束換熱器的管壁粗糙度小,在層流狀態下,低速流體貼著管壁平滑地流過,不形成旋渦,且一般采用折流板(桿)支承。而繞絲管管束換熱器之流體不再平滑地流過管束,流體流動呈螺旋狀,在管壁附近形成旋渦,并因表面張力作用可把流體拉向繞絲的基部,流速也可提高。這種換熱器不需要折流板(桿)的支承,完全為縱向流,可減少設備用材及重量。采用繞絲管束換熱器,其管間距和縫隙完全由繞絲尺寸決定,管與管之間由繞絲接觸支承(采用不同種繞絲組合方式,可得到不同的△p,K及最佳的K/Op值)。同時,具有良好的傳熱與流體力學性能,可增大傳熱面積,提高管外傳熱膜系數,且壓降增加不多。特別是其制造工藝簡單,其管端外徑尺寸不變,管均與普通光管相同在管板上穿管、脹管、焊管均與普通光管相同。因此,在不改變傳統設備結構設計和制造的情況下,繞絲管管束換熱器的應用優于普通光管管束換熱器。     1.2 試驗結果及分析     繞絲管單管結構如圖1所示。本試驗研究采用的繞絲管與光管結構參數如表1所示??v向流繞絲管管束換熱器與普通光管及新型變截面管管束換熱器L’〕在相同的流體及其質量流率下,殼程壓降△p值的比較如表2所示,總傳熱系數K值的對比如圖2所示。兩種換熱器綜合指標K/Op值的比較如表3所示。由表2可知, 新型變截面管管束換熱器壓降最大,而繞絲管管束換熱器壓降僅比光管換熱器略高一些。由圖2和表3可看出,繞絲管管束換熱器綜合性能K/op比光管換熱器好。另外,試驗研究還表明,繞絲管管束換熱器的金屬絲螺旋線節距t與金屬絲直徑d的比值(t1d )為15^-20,金屬絲直徑d與管子直徑Φ的比值(d/Φ)為。:1-。.2,傳熱效果較為理想,且繞絲管管束換熱器傳熱系數約為普通光管的2倍。圖1中t為金屬絲螺旋線節距,d為金屬絲直徑,曰為換熱管直徑,Φ為換熱管長度。                                               2 結語     試驗研究表明,縱向流繞絲管管束換熱器可提高殼程傳熱強化效果,而其壓降也不大。與目前已有的新型換熱器相比,縱向流繞絲管管束換熱器制造簡便,造價低廉。    參考文獻     1.付玉華,王慶均,吳家聲,薛建設.縱向流混合管束換熱器試驗研究.武漢化工學院學報.1999. 21(4): 49^52     2.吳家聲,李婷,王慶均。付玉華.縱向流混合管束冷凝器的研制.石油化工設備技術,1999, 20(5): 6^-8
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