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化工换热器的原理、特点及适用范围

时间:2020-06-17          来源:技术支持          浏览次数:116

专业化工换热器厂家迅科旭光带您了解一下部分换热器的原理、特点及适用范围

一、T型翅片管

一、原理及特点

1、原理

T型翅片管是由光管经过滚轧加工成型的一种高效换热管。其结构特点是在管外表面形成一系列螺旋环状T型隧道。管外介质受热时在隧道中形成一系列的气泡核,由于在隧道腔内处于四周受热状态,气泡核迅速膨大充满内腔,持续受热使气泡内压力快速增大,促使气泡从管表面细缝中急速喷出。气泡喷出时带有较大的冲刷力量,并产生一定的局部负压,使周围较低温度液体涌入T型隧道,形成持续不断的沸腾。这种沸腾方式在单位时间内,单位表面积上带走的热量远远大于光管,因而这种管型具有较高的沸腾传热能力。

2、特点

⑴传热效果好。在R113工质中T管的沸腾给热系数比光管高1.6-3.3倍。

⑵常规的光管换热器,只有当热介质的温度高于冷介质的沸点或泡点12℃-15℃时,冷介质才会起泡沸腾。而T型翅片管换热器只需2℃-4℃的温差,冷介质就可沸腾,且鼓泡细密、连续、快速,形成了与光管相比的独特优势。

⑶以氟利昂11为介质的单管实验表明,T型管沸腾给热系数可达光管的10倍;以液氨为介质的小管束实验结果,总传热系数为光管的2.2倍;C3、C4烃类分离塔的再沸器工业标定表明,低负荷时,T型管总传热系数比光滑管高50%,大负荷时高99%。

⑷较铝多孔表面传热管的价格便宜。

⑸由于隧道内部的气液扰动非常激烈以及气体沿T缝高速喷出,因而无论是T型槽内部还是管外表面,都不易结垢,这一点保证了设备能长期使用而传热效果不会受到结垢的影响。

二、应用场合

只要壳侧介质比较干净、无固体颗粒、无胶质,均可采用T型翅片管作换热元件,形成T型翅片管式高效换热器,以提高壳侧沸腾传热效果。

二、低螺纹翅片管

一、原理及特点

1、原理

化工换热器低螺纹翅片管是普通换热管经轧制在其外表面形成螺纹翅片的一种高效换热管型,其结构如图所示:

这种管型的强化作用是在管外。对介质的强化作用一方面体现在螺纹翅片增加了换热面积;另一方面是由于壳程介质流经螺纹管表面时,表面螺纹翅片对层流边层产生分割作用,减薄了边界层的厚度。而且表面形成的湍流也较光管强,进一步减薄边界层厚度。综合作用的结果,使该管型具有较高的换热能力。当这种管型用于蒸发时,可以增加单位表面上气泡形成的数量,提高沸腾传热能力;当用于冷凝时,螺纹翅片十分有利于管下端冷凝液的滴落,使液膜减薄,热阻减少,提高冷凝传热效率。

2、特点

⑴加工成本较低;

⑵适用面广。对壳程介质的蒸发、冷凝、气态流传热、液态流传热均有强化作用;

二、适用场合

只要壳侧介质比较干净、无腐蚀、不结垢,均可采用低螺纹翅片管作换热元件,形成低螺纹翅片管式高效换热器。

三、空心环支撑菱形翅片管

一、技术原理及特点

⑴原理

空心环支撑菱形翅片管换热器是以菱形翅片管为传热元件,折流板采用空心环式支撑结构形成的一种新型高效换热器。该换热器的菱形翅片管为带有周向非连续三维翅片的高效传热管,其传热强化性能优于带周向连续翅片的螺纹翅片管。当用于冷凝强化传热时,由于其三维翅片的特殊结构造成翅片表面液膜的表面张力分布不均—根部大,顶部小,液膜被拉向根部,使三维翅片表面的液膜厚度大幅度的减薄,热阻减小,使汽态介质和管外壁的换热能力增强,从而提高换热效果。当用于对流传热强化时,由于其翅片的非连续性,可对流体传热边界层产生周期性的破坏,使翅片表面传热边界层厚度有效减薄,降低边界滞留底层的传热阻力,提高换热效果。另外,该换热器的折流板可采用空心环作为支撑元件。空心环管支撑方式将支撑板的管桥变成壳程介质的流通通道,变普通的横向折流为纵向流,这种流动方式流体的形体阻力非常小,可使绝大部分流体的压降作用在强化传热管的粗糙传热界面上,用于促进界面上的对流传热,可充分发挥强化管的传热强化作用,及有效地避免了各类壳程支撑物对流体形体阻力的不利影响,在低流阻条件下获得高的传热性能。

⑵特点

1、较光滑管比,其表面膜传热系数或对流膜传热系数提高1-3倍;

2、用空心环作为支撑,可大大降低壳程的流阻;

3、造价一般不超过完成同样热负荷的光管换热器。尤其在扩产改造中,往往只须更换管束便可满足处理量增加20-30%的新工况,设备基础、配管均无须改动。

4、消除了横向折流的死区,减少积垢,提高了使用寿命;

5、壳程介质纵向流动,减少了管子振动,有效地降低了因管束振动引起的换热管早期破坏;

二、应用范围

采用碳钢材料制造的菱形翅片管,可广泛应用于石油、化工、动力等行业的各种壳程有冷凝相变或壳程以对流传热为主的各类液-液,气-液,气-气换热器。只要壳侧介质比较干净、无固体颗粒、无胶质,均可采用菱形翅片换热器,或以菱形翅片管换热器替代光管换热器,提高传热效率。

三、规格型号

在满足菱形翅片管使用工况要求的前提下,各种规格、形式的普通换热器均可采用菱形翅片管作为换热元件,以空心环支撑板作支撑组件,从而形成空心环支撑菱形翅片管式高效换热器