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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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      強化板翅式換熱器傳熱的有效途徑分析

      點擊:1662 日期:[ 2014-04-26 22:21:59 ]
      強化板翅式換熱器傳熱的有效途徑分析              毛央平,毛紹融(杭州杭氧股份有限公司)     摘要:通過對大型空分設備中關鍵熱交換設備之一———主換熱器一系列數據對比,從設計角度探討了如何通過優化設計提高板翅式換熱器換熱效率,盡可能解決空分設備大型化所面臨的因換熱效率不高而只能靠增加傳熱面積所帶來的換熱單元個數增多、管道布置復雜及氣流分配不均勻等新問題,為實現空分設備大型化奠定基礎。   關鍵詞:板翅式換熱器;換熱效率;傳熱面積;翅片;導流片;阻力   隨著世界經濟的快速發展,冶金、石油和化工等行業的現代工業裝置越來越向大型化方向發展,要求所配套的空分設備也趨向大型化。裝置的大型化能帶來更高的運行效率,同時會使制造成本降低,這完全符合目前全球性資源日益貧乏、能源供應緊缺的要求。   近幾年國內空分市場迅速擴大,空分設備的規模也迅速提高??辗质袌鰪脑瓉淼囊?000~15000m3/h空分設備為主,到目前以20000~30000m3/h空分設備為主,而且對50000~60000m3/h的空分設備需求也不斷增加。換熱系統是空分設備的核心設備,在空分設備的冷箱中,存在大量的、低溫下的熱量交換,因此換熱系統的優劣將會對成套空分設備的性能產生很大的影響。   空分設備的大型化發展對換熱器的傳熱性能和結構尺寸提出了更高的要求,迫切要求進一步提高換熱器的換熱效率,減小換熱器的尺寸,減少金屬消耗量;同時要求進一步降低換熱器的總傳熱溫差,以便冷量盡可能回收,減小換熱損失,降低整套空分設備的能耗。   1 鋁制板翅式換熱器性能簡介     鋁制板翅式換熱器作為一種高效緊湊型熱交換設備早已被空分行業所公認,因具有擴展的二次表面,單位體積傳熱面積大,通常是管殼式換熱器的5倍以上,最大可達幾十倍。由于具有結構緊湊、材質密度低而顯得輕巧及傳熱效率高等特點,鋁制板翅式換熱器的應用越來越頻繁。   鋁制板翅式換熱器在20世紀70年代初我國自行研發成功后,在大、中型空分設備上得到了廣泛應用,隨后在石油、化工(乙烯、合成氨、天然氣分離與液化)、工程機械、空調制冷和超導以及宇宙空間技術上得到了推廣,并且成效顯著??辗衷O備中配套的鋁制板翅式換熱器與過去的繞管換熱器相比,不僅降低了整套空分設備的生產成本,在滿足同樣性能的換熱條件下,設備體積大幅度縮小、質量大幅度減輕,整套空分設備結構也更加緊湊,而且流體間小溫差換熱得以實現,冷量回收更充分,復熱損失減小,整套空分設備的能耗得以降低,提高了空分設備的整體性能,符合目前節能的需要。   目前杭氧已能生產芯體尺寸為7800mm×1300mm×1300mm的超大型板翅式換熱器,板翅式換熱器的最高設計壓力達8 0MPa,其設計制造水平已達20世紀90年代中后期國際水平。   2 鋁制板翅式換熱器優化設計   為實現空分設備的大型化,板翅式換熱器絕不是簡單的尺寸擴大或臺數增多,板翅式換熱器尺寸擴大受到真空釬接爐尺寸的限制。臺數的增加,不僅使金屬消耗量增加,真空釬接次數增多,生產成本增加;而且設備占地面積大,配管復雜,容易引起氣流分配不均,出現偏流現象,影響換熱效果。因此,通過翅片的優化或改變傳熱機理,來達到提高換熱器的換熱效率、強化傳熱的目的。杭氧正是從這兩方面著手,加大了翅片的開發力度,在原有的50多種高、低壓翅片基礎上,每年都能開發成功性能優異的新翅片,低壓翅片的單位表面傳熱面積從以前的最高15m2/m2到現在的20 28m2/m2,單位體積傳熱面積從以前的最高1417m2/m3到現在的1917m2/m3,不僅使得主換熱器的小溫差換熱更易實現,而且使得同等級空分設備配置的換熱器單元數減少,為空分設備大型化奠定基礎。   在為空分設備配套的所有換熱器中,主換熱器無論從體積、質量方面考慮,所占比重都較大。由于換熱器是用來實現空氣、增壓空氣等與氧、氮和污氮等返流氣體或液體之間的熱交換,空氣、增壓空氣等由常溫冷卻至所需溫度,返流流體則由低溫復熱至常溫,在換熱器中強化換熱,實現節能降耗,尤為重要。這可通過阻力不增加時減小換熱器尺寸或降低總換熱器阻力進行研究。下面僅從傳熱段與導流片段兩部分的工作情況加以探討。
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