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化工換熱器的原理、特點及適用范圍

時間:2020-06-17          來源:技術支持          瀏覽次數:110

專業化工換熱器廠家迅科旭光帶您了解一下部分換熱器的原理、特點及適用范圍

一、T型翅片管

一、原理及特點

1、原理

T型翅片管是由光管經過滾軋加工成型的一種高效換熱管。其結構特點是在管外表面形成一系列螺旋環狀T型隧道。管外介質受熱時在隧道中形成一系列的氣泡核,由于在隧道腔內處于四周受熱狀態,氣泡核迅速膨大充滿內腔,持續受熱使氣泡內壓力快速增大,促使氣泡從管表面細縫中急速噴出。氣泡噴出時帶有較大的沖刷力量,并產生一定的局部負壓,使周圍較低溫度液體涌入T型隧道,形成持續不斷的沸騰。這種沸騰方式在單位時間內,單位表面積上帶走的熱量遠遠大于光管,因而這種管型具有較高的沸騰傳熱能力。

2、特點

⑴傳熱效果好。在R113工質中T管的沸騰給熱系數比光管高1.6-3.3倍。

⑵常規的光管換熱器,只有當熱介質的溫度高于冷介質的沸點或泡點12℃-15℃時,冷介質才會起泡沸騰。而T型翅片管換熱器只需2℃-4℃的溫差,冷介質就可沸騰,且鼓泡細密、連續、快速,形成了與光管相比的獨特優勢。

⑶以氟利昂11為介質的單管實驗表明,T型管沸騰給熱系數可達光管的10倍;以液氨為介質的小管束實驗結果,總傳熱系數為光管的2.2倍;C3、C4烴類分離塔的再沸器工業標定表明,低負荷時,T型管總傳熱系數比光滑管高50%,大負荷時高99%。

⑷較鋁多孔表面傳熱管的價格便宜。

⑸由于隧道內部的氣液擾動非常激烈以及氣體沿T縫高速噴出,因而無論是T型槽內部還是管外表面,都不易結垢,這一點保證了設備能長期使用而傳熱效果不會受到結垢的影響。

二、應用場合

只要殼側介質比較干凈、無固體顆粒、無膠質,均可采用T型翅片管作換熱元件,形成T型翅片管式高效換熱器,以提高殼側沸騰傳熱效果。

二、低螺紋翅片管

一、原理及特點

1、原理

化工換熱器低螺紋翅片管是普通換熱管經軋制在其外表面形成螺紋翅片的一種高效換熱管型,其結構如圖所示:

這種管型的強化作用是在管外。對介質的強化作用一方面體現在螺紋翅片增加了換熱面積;另一方面是由于殼程介質流經螺紋管表面時,表面螺紋翅片對層流邊層產生分割作用,減薄了邊界層的厚度。而且表面形成的湍流也較光管強,進一步減薄邊界層厚度。綜合作用的結果,使該管型具有較高的換熱能力。當這種管型用于蒸發時,可以增加單位表面上氣泡形成的數量,提高沸騰傳熱能力;當用于冷凝時,螺紋翅片十分有利于管下端冷凝液的滴落,使液膜減薄,熱阻減少,提高冷凝傳熱效率。

2、特點

⑴加工成本較低;

⑵適用面廣。對殼程介質的蒸發、冷凝、氣態流傳熱、液態流傳熱均有強化作用;

二、適用場合

只要殼側介質比較干凈、無腐蝕、不結垢,均可采用低螺紋翅片管作換熱元件,形成低螺紋翅片管式高效換熱器。

三、空心環支撐菱形翅片管

一、技術原理及特點

⑴原理

空心環支撐菱形翅片管換熱器是以菱形翅片管為傳熱元件,折流板采用空心環式支撐結構形成的一種新型高效換熱器。該換熱器的菱形翅片管為帶有周向非連續三維翅片的高效傳熱管,其傳熱強化性能優于帶周向連續翅片的螺紋翅片管。當用于冷凝強化傳熱時,由于其三維翅片的特殊結構造成翅片表面液膜的表面張力分布不均—根部大,頂部小,液膜被拉向根部,使三維翅片表面的液膜厚度大幅度的減薄,熱阻減小,使汽態介質和管外壁的換熱能力增強,從而提高換熱效果。當用于對流傳熱強化時,由于其翅片的非連續性,可對流體傳熱邊界層產生周期性的破壞,使翅片表面傳熱邊界層厚度有效減薄,降低邊界滯留底層的傳熱阻力,提高換熱效果。另外,該換熱器的折流板可采用空心環作為支撐元件。空心環管支撐方式將支撐板的管橋變成殼程介質的流通通道,變普通的橫向折流為縱向流,這種流動方式流體的形體阻力非常小,可使絕大部分流體的壓降作用在強化傳熱管的粗糙傳熱界面上,用于促進界面上的對流傳熱,可充分發揮強化管的傳熱強化作用,及有效地避免了各類殼程支撐物對流體形體阻力的不利影響,在低流阻條件下獲得高的傳熱性能。

⑵特點

1、較光滑管比,其表面膜傳熱系數或對流膜傳熱系數提高1-3倍;

2、用空心環作為支撐,可大大降低殼程的流阻;

3、造價一般不超過完成同樣熱負荷的光管換熱器。尤其在擴產改造中,往往只須更換管束便可滿足處理量增加20-30%的新工況,設備基礎、配管均無須改動。

4、消除了橫向折流的死區,減少積垢,提高了使用壽命;

5、殼程介質縱向流動,減少了管子振動,有效地降低了因管束振動引起的換熱管早期破壞;

二、應用范圍

采用碳鋼材料制造的菱形翅片管,可廣泛應用于石油、化工、動力等行業的各種殼程有冷凝相變或殼程以對流傳熱為主的各類液-液,氣-液,氣-氣換熱器。只要殼側介質比較干凈、無固體顆粒、無膠質,均可采用菱形翅片換熱器,或以菱形翅片管換熱器替代光管換熱器,提高傳熱效率。

三、規格型號

在滿足菱形翅片管使用工況要求的前提下,各種規格、形式的普通換熱器均可采用菱形翅片管作為換熱元件,以空心環支撐板作支撐組件,從而形成空心環支撐菱形翅片管式高效換熱器