王明军

(湖南吉利汽车职业技术学院，湖南 湘潭 411100)

1 引言

换热器是一种对能量进行交换的设备，广泛应用于化工、能源、石油、动力及冶金等工业部门，它既可以让工程设备正常地运行，又在动力消耗、投资等方面占有非常大的比重[1]。因此，提升换热器的综合性能，是提升能源利用率和节能降耗的一种重要途径。

本文以某冶炼厂的制酸系统中的管壳式换热器为研究对象，使换热介质的各种物性参数都在基准工况，同时保持换热器其他结构参数不变，通过采用数值模拟和计算的方法，只对换热器壳侧和管侧烟气的流速予以改变，模拟计算出对应组合工况下的换热系数及壳侧的压降，然后通过比较换热器综合性能评价指标k/Δp，即传热系数k与压差 Δp比值的大小，得到最佳管侧和壳侧烟气流速组合，使换热器达到较高的综合性能。

2 优化方案

2.1 基准工况和结构参数

制酸系统中的管壳式换热器制造材料为20#渗钼钢，换热介质由SO3烟气和SO2烟气组成，二者分别在管内和管外流动。介质的基准工况：壳程烟气的进口温度为320 ℃、烟气的流速为7.83 m/s，管程烟气的进口温度为544.5 ℃、烟气的流速为9.32 m/s。管壳式换热器的结构参数如表1所示。

表1 管壳式换热器主要结构参数

2.2 分析方法

2.2.1 壳侧烟气不同流速对换热器换热性能的影响

一般换热器换热管内的烟气的流动状态基本稳定，而壳侧的烟气的流动状态相对变化较大，对换热器的换热性能影响比较大，因此本文将重点研究壳侧烟气流速如何对换热器换热性能进行影响。……