【中國制冷網(wǎng)】摘要：蛛迷了國內外近年來(lái)張化傳熱元件與高效換熱器的研究概況，介紹了甄化傳熱元件和新型殼程結構的匹書(shū)與高效換熱器的開(kāi)發(fā)進(jìn)展，以及制冷用板式換熱器的結構及其特點(diǎn)，對板式換熱器在制冷技術(shù)中的應用與發(fā)展進(jìn)行了探討。關(guān)健詢(xún):強化傳熱;殼租結構;高效換熱器;板式換熱器;坪接式

    中圖分類(lèi)號:TU832.2十3文獻標識碼:B
    

    1.強化傳熱元件與高效換熱器研究進(jìn)展
    

    1.1橫墳管折流桿換熱器
    

    這是融合了折流桿換熱器技術(shù)與橫紋管強化技術(shù)的一種高效換熱器.折流桿換熱器是美國菲利普公司上世紀70年代為解決天然氣換熱器的流體誘導振動(dòng)問(wèn)題開(kāi)發(fā)的一種桿式折流柵換熱器。其特點(diǎn)是抗振力強，消除了殼程滯流區，改善了殼程流體的速度和溫度的分布。桂林化工機械廠(chǎng)曾與華南理工大學(xué)錢(qián)頌文教授合作并成功地將強化傳熱元件螺旋描管用于折流桿換熱器，節省換熱面積接近60%，效果十分顯著(zhù).目前，螺旋植桿折流桿換熱器在桂林化工廠(chǎng)已系統化生產(chǎn)。近年來(lái)，桂林化工機械廠(chǎng)、華南理工大學(xué)化學(xué)工程研究所和國家教委傳熱與節能開(kāi)發(fā)研究實(shí)驗室合作，將在相同管內流速下傳熱效率優(yōu)于螺旋植管的橫紋管用于折流桿換熱器.1995年5月設計制造的DN1400橫紋管折流桿換熱器在云南某中型化肥廠(chǎng)變換系統投人工業(yè)運行，取代了原使用的DN2400列管式折流板主熱交換器，以540mZ的換熱面積取代了原設備1627m，的換熱面積，設備重量由原來(lái)的37.61d減小到17.27d，設備投資節省1/3.強化傳熱元件的應用與高效換熱設備的開(kāi)發(fā):極大地提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益.橫紋管折流桿換熱器的開(kāi)發(fā)應用結果證明，強化傳熱元件與折流桿的有機組合.在提高管程換熱速率的同時(shí)也提高了殼程的換熱速率.工業(yè)運行證明橫紋管具有傳熱效率高、流體阻力小、抗振性能好的特點(diǎn)。
    

    1.2縮放管整圓抽孔折流姍板換熱器
    

    我國現有的中型氮肥廠(chǎng)氫氮氣壓縮機冷卻器，長(cháng)期以來(lái)傳熱效率低，冷卻器的流路不暢，流體橫向沖刷所引起換熱管的振動(dòng)一直是未解決的技術(shù)難題，直接影響中氮壓縮機的工作效率.縮放管整圓槽孔折流柵板換熱器是近兩年來(lái)廠(chǎng)校合作開(kāi)發(fā)的另一種新型換熱器，是又一種強化傳熱元件與新型殼程折流結構的優(yōu)化組合.通常認為強化對流給熱的方法是反復改變縱向壓力梯度作用下流體的流動(dòng)，這種流動(dòng)方式由依次交替的擴展段和收縮段來(lái)實(shí)現.大童研究證明，波型通道在相同流動(dòng)阻力下，較平行流道具有更高的傳熱性能.縮放管其擴展段得到有效的利用，收縮段還利用了流體粘附層速度提高的效果;整圓榴孔折流柵板即折流姍板為一個(gè)整圓不開(kāi)弓形口而洗通每排管的管橋，格孔參數可根據所需流速的大小來(lái)確定.新開(kāi)發(fā)的高效換熱器取代了我國中型氮肥廠(chǎng)國產(chǎn)氫氮氣壓縮機一、二、三段原有的回環(huán)形折流板冷卻器.縮放管整圓槽孔折流柵板換熱器工業(yè)應用操作運行的結果表明具有明顯的強化傳熱效果.
    

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    1.3蛛旋扁管換熱器
    

    螺旋扁管(TwistedTabe)是瑞典AUares公司近年推出的一種高效換熱元件，螺旋扁管的結構特點(diǎn)是管子換熱段的任一截面均為一長(cháng)回，當組裝成換熱器時(shí)可以混合管束(即螺旋扁管與光滑管混合使用)，也可以是純螺旋扁管.螺旋扁管的制造過(guò)程由“壓偏”、“熱扭”兩個(gè)成形過(guò)程完成，管子截面類(lèi)似于橢圓管，橢目的長(cháng)短軸比值根據換熱管程和殼程的流速設計確定，當管程流盆較低時(shí).可增大長(cháng)、短軸之比值，減少流通截面以提高流速，使換熱器兩側處于較理想的流動(dòng)狀態(tài)。從管型、管末的結構分析，可以認為螺旋扁管的強化傳熱主要在于，螺旋扁管的獨特的結構能使管程和殼程同時(shí)處于螺旋運行，促使湍流程度.螺旋扁管組裝的換熱器較常規的換熱器的總傳熱系數商40%，而壓力降幾乎相等，這與以增大泵功率的消耗來(lái)提高傳熱效率具有截然不同的效果.螺旋扁管換熱器可以用于氣一氣，液一液，液一氣換熱過(guò)程.在化工、石油化工工業(yè)中具有廣闊的應用前景.
    

    1.4空心環(huán)管殼式換熱器
    

    空心環(huán)管殼式換熱器，是華南理工大學(xué)化學(xué)工程研究所和國家教委傳熱與節能開(kāi)發(fā)研究實(shí)驗室鄧先和等人發(fā)明的一種新型管殼式換熱器.已獲得國家發(fā)明專(zhuān)利?？招墓軞な綋Q熱器的開(kāi)發(fā)主要解決了國內硫酸、石油化工等行業(yè)氣一氣換熱過(guò)程中.管殼式換熱器傳熱性能差、鋼材耗童大、流體阻力高、系統操作電耗大的技術(shù)難題.采用整體結構優(yōu)化的空心環(huán)管殼式換熱器取代折流隔板式換熱器，能使換熱氣鋼材減少35寫(xiě)~50%，氣體壓降減少30%~40%.空心管殼式換熱器以強化管型作為換熱管，能夠同時(shí)強化管內與管間支撐物，空隙率大，對流體形成阻力小，其殼程管隙間流體絕大部分壓降可作用在強化管的粗糙傳熱面上用以促進(jìn)壁流體傳熱滯流層的湍流強度，降低傳熱傳阻、達到強化傳熱的目的。實(shí)驗研究結果還表明，當支承同樣的強化管束(即橫紋管束)時(shí)，空心環(huán)支承結構較美國菲利浦石油公司上世紀70年代開(kāi)發(fā)的折流桿支承結構更能使粗糙管束獲得好的強化傳熱效果，在同等殼程條件下，給熱系數高約35%。
    

    綜上所述，強化傳熱元件的開(kāi)發(fā)研究必然會(huì )帶來(lái)多種殼程折流結構的進(jìn)步，強化傳熱元件管內流動(dòng)狀態(tài)的改變，管間折流形式要研究相應的結構與之相適應，這樣才能達到管內與管間整體強化傳熱效果。工業(yè)應用結果表明了多種強化傳熱元件的研究成果是一個(gè)基礎，新型殼程折流結構(如折流桿、整圃槽孔折流柵板、空心環(huán)折流網(wǎng)板等)的開(kāi)發(fā)使管殼式換熱器的折流結構不斷變化。目前，可以根據不同的操作條件，不同的使用工況，組合成各種新型高效的換熱器。
    

    2.板式換熱器在制冷技術(shù)中的應用與發(fā)展
    

    板式換熱器是一種高效、緊湊的換熱設備。19世紀80年代它是s*先作為連續低溫殺菌器研制成功的，到上世紀20年代開(kāi)始應用于食品工業(yè).由于板式換熱器在制造和使用上都有一些獨特之處。因此，目前板式換熱器已經(jīng)廣泛應用于石油、化工、輕工、電力、冶金、機械、能源等工業(yè)領(lǐng)域，成為換熱器家族中一種極有競爭力的品種。在制冷技術(shù)中，換熱器是不可缺少的制冷設備，冷凝器、蒸發(fā)器、回熱器以及中間冷卻器等換熱器設備，不僅在重量、體積和金屬耗量上占整個(gè)制冷裝置的50寫(xiě)以上，而且對制冷性能也會(huì )產(chǎn)生重大影響。因此，強化制冷換熱器的傳熱，減少重量和體積，降低金屬消耗量一直是制冷技術(shù)中的發(fā)展方向，現已出現了一種新型的、全焊接式的板式換熱器在制冷技術(shù)中的應用，并且表現出強勁的發(fā)展潛力。

    與制冷用殼程管式換熱器相比，除了具有板式換熱器的一般特點(diǎn)，制冷用板式換熱器還具有如下特點(diǎn)。

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