管壳式换热器的强化传热技术分析

2016-03-13郑世龙大连凯特利催化工程技术有限公司辽宁大连116085

化工管理 2016年28期

郑世龙（大连凯特利催化工程技术有限公司，辽宁大连 116085）

管壳式换热器的强化传热技术分析

郑世龙（大连凯特利催化工程技术有限公司，辽宁大连 116085）

伴随着工业的发展，人们对换热器的功能要求也越来越多，例如换热流程完善、换热速度提升、提高资源的利用率、使生产成果最大化。在这当中管壳式换热器构造相对简单、使用便捷，现阶段被化工、石油、冶金、航空这些专业领域所青睐。下面文章就来探究一下最近时间管壳式换热器技术的进展情况：

管壳式换热器；强化传热技术；分析

管壳式换热器还有一个别称，叫做“列管式换热器”，它的原理是靠封闭在壳体中管束壁面来完成传热的转换效果，被发明后在工业领域大受欢迎。即使管壳式换热器有构造紧凑构成原料耗费多这些缺陷，但是管壳式散热器的适应环境能力很强、安全稳定构造结实牢固、可使用的原材料种类繁多，所以它依然是换热装备中重要的组成部分。此外，管壳式换热器自身拥有可靠的科学原理和完善的发展规划，在传热学这一研究领域，它的地位不可撼动，需要细心钻研。

1　管壳式换热器强化传热技术的必要性

由于国内工业水平的渐渐提升，换热设备也在更为广泛的领域被使用起来。自“十二五”以来，提倡节约能源，减少排放量，优化生产结构，及时处理耗能大、低效率的产业趋势，推动了换热器的优化提升。

就当前情况来讲，国内工业领域中对于换热器的种类大多数采用的是管壳式散热器，比例多到七成左右，然而弓形折流板换热器在这七成范围内又占了七成之上的份额，在原始的节能生产中有着举足轻重的位置。但是目前在节约能源，减少碳的排放量这种大环境下，原来的管壳散热器越来越不符合要求，传热的速度缓慢就是一个致命的技术弊端；从根本上来讲，转换热的速度越快就越符合节约能源的理念，达到预期目的也就越容易。所以，我们需要把管壳式换热器强化传热技术这一项研究提上日程。

2　换热器传热强化的作用

换热器换热速度的提升想法很简单，让换热器的单位转换效率提高就是我们的初衷。我们要满足现实的设备要求运送热能的效果，在这种基础上尽可能地把热量的传导加快速度，好达到预期的效果，使热量传导的效率提升起来。并且不能超出装备的容量允许范围，把内部的构造缩小，减少材料的损耗实现低成本的设想。

3　管程强化传热分析

（1）螺旋槽管螺旋槽管就是指利用专用的轧管这一装备，在圆管外表面事先做好螺旋的凹槽，要求是通长的进行，管的里面也要形成螺旋的形状并且要保持凸起的状态。我们可以设想一下管内需要通过的物体是液态，那么管内物体的流动效果必然会受到管里面螺旋纹络的阻碍，流动所产生的形状也会发生变化，形成外面薄里面是螺旋的形状，让换热效率有真的提升。

（2）波纹管波纹管的类型是属于强化管的范畴，波纹管具体是指在生产这类型的管子时，让管子的内部有波纹产生，并且要求这些波纹是连续不间断的。如果把波纹管纵向的剖开，所看到的形状是波形，并且圆弧画面的大小也不一样。还有，波纹管内流动的物体是液态，流动时的状态难以控制，流动的程度较强满足了传热提升的目的。

（3）内插物管内插物管这种方法有一定的局限性，管内的流体要先形成漩涡才能进行管内插入物质，让流体之间可以加快混合状态，满足管内流体的流动速度一致、每一部分的温度相同无温差，提升传热的效果。还有，如果内插物管能处在流体粘稠和低雷诺数的环境里，传热的速度会更快。管内的插入物来源广泛，使用最为频繁的是螺旋片、螺旋线和扭带这三种。经过实验室的实验研究表明，管内的介质满足层流换热时，用扭带这种管内插入物的传热效果可以翻倍。

4　壳程强化传热分析

（1）折流杆换热器折流杆换热器的原理通过把壳程折流板向成折流杆方向转变，并要求加以固定好。还有，我们可以把换热管的各个不同方向都固定好，再加上介质流动带来的作用力，管内会发生震动的机会就大大减少。在二十世纪五十年代，有人率先把管壳式换热器的构造进行了完善创新，减少了原先存在的技术弊端，创新出了壳程这一新的介质，也就是我们现如今所说的折流杆式换热器，可以满足里面介质纵向流动。被应用到产品中使用可以发现，与弓形折流板换热器作比较，传热性能有了很大的强化提高。近来，还有人试验把圆形的钢条换成扁形钢条或者是波形的扁钢等，试验的结果是振奋人心的，但这种效果在介质流动大的环境下才会理想。

（2）螺旋折流板换热器螺旋折流板换热器采用多个25%份额的扇形板构成，变成形状是螺旋的折流板，最后的壳程介质达到以螺旋的形状工作就满足要求了。这种做法降低了介质返混流动的可能，也降低了死区的产生，此外流动的介质与换热管也会因为离心力和管壁分离开来，出现尾流现象，也是管道的边界绝对的分层，使传热的能力有了很大的提升。如果可以确保介质的流量一样，最大的压降会大幅度下降。并且，因为压降低的原因介质的流动的速度会增大，雷诺数也会增加，最终达到传热能力提高的目的。

（3）曲面弓形折流板换热器目前，管壳式散热器又问世了新的产品---曲面弓形折流板换热器，顾名思义它的表面形状是圆弧。还有，每个折流板的外曲面是凸的形状，并且它的外壁要和壳程流体的进口位置相对应，这样的作用是确保介质流动更加畅通，减少摩擦阻碍，最后壳程介质的流动速度自然会有所提升，各种流动死区和传热死区也会逐渐消失。如果和弓形折流板换热器作比较，它的传热性能也会有进一步的提升。