内展翅片换热器

点击次数:  更新时间:2015-12-23 15:54:39

    

内展翅片开发的基本原理:


一、强化传热
       强化传热的实质即为:分析影响传热的各种因素,采取某些技术措施以提高设备单位体积的传热量,即在金属耗量和阻力的增加在合理范围内的条件下增加传热量。传热过程的强化主要集中在对流换热和辐射换热领域,其中尤其以对流换热领域最为活跃。各种传热强化的手段主要依靠增加传热系数K或 kA。强化传热的核心问题是先要对传热过程进行分析,以确定控制整个传热过程的分热阻(主要热阻),从而针对这一环节进行强化,这样才能收到最为显著的效果。


二、内展翅片换热器的开发
       换热器在石油、化工、医药、冶金、电力、动力、制冷、热泵、食品等行业中占有举足轻重的地位。随着我国工业的不断发展,对能源的利用、开发和节约的要求不断提高,工业上的节能节水成为企业发展大计的一个重要组成部分,因此对换热器的要求也日益加强。如何增强换热器的换热性能,提高传热系数是换热器改革的主要研究方向。目前广泛应用的换热器主要有:列管式、螺旋板式、板式和肋式(外翅)式等几种。在这些换热设备中,热量的高温流体传给低温流体过程中的主要阻力(热阻)来自于以下几个方面:两侧介质与换热


三、内展翅片开发的基本原理
       管内、外壁之间的对流换热热阻、管壁本身的换热以及两侧介质的污垢热阻。一般换热器都采用金属薄壁作为换热面,由于管壁本身的热阻非常小,强化换热的潜力不大。这样强化换热器的换热性能主要就是要强化两侧介质与换热管内、外壁之间的对流换热系数。如果不考虑介质污垢系数,忽略管壁热阻,这时传热系数可以写成下列形式:
K=1/(1/a1+1/a2)=( a1  a2)/( a1 + a2)


       从上式可以看出K值必定小于a1 和a2的值,而且它比二者中较小的一个还要小。所以在增强传热的时侯,必须增大a中较小的一项(即减小最大热阻项)才能有效的增大传热系数。在通常使用的工况中,一些换热介质之间的换热系数相差较大,特别是气(汽)—液换热器中,一般气(汽)体的对流换热系数在10-70W/(m² ℃)之间,而液体(以水为例)一般可以达到4800-8000W/(m² ℃)以上,二者相差上百倍,在常规换热器内(如列管式、螺旋板式等)换热壁两侧面积基本相等,这样就造成换热面积相等。但两侧热交换介质换热系数不同从而导致热交换不平衡,使总传热系数低,热交换效果不佳,造成能源的浪费。为了解决这一问题,一般企业所采用的办法是加大换热面积,但是这样又使得换热器的体积过于庞大,同时对于换热系数大的一侧来讲也是一种换热面积的浪费。因些针对这种换热不平衡的现象,采用翅片管才是理想的选择。


       随着现代工业的发展,换热器逐步向着高温、高压、大容量的方向发展,这就给换热器的发展提出了新的挑战。让高温、高压介质走管程和管内流动换热系数低下的矛盾日益突出,这就迫切要求能有一种强化管内换热的新型换热器出现。


       我公司经过几年的研究和经验,针对气(汽)体和水换热的特点,改变了传统的设计方法,成功的研制了波纹形内展翅片式高效节能换热器(简称内展翅片换热器),从而解决因热交换介质换热系数不同而导致的热交换不平衡问题,提高了总传热系数;减小了设备体积;解决了高温、高压介质的换热要求问题;并且大幅度的降低了冷却水的消耗量;使用户的运行和维护成本大幅度降低。另一方面,由于我们采用的是纵向翅片,使得高压液体的阻力大大降低。一般要小于流体在壳侧扰流时的阻力降。


四、内展翅片换热管的基本结构
      基管:基管采用的是内径为Ф30±0.05的精密换热管,常用规格有Ф32、Ф33、Ф34、Ф35等依据承受压力的不同而选取不同规格的换热管。


      芯管:由于换热翅片向换热管中心集中,同时由于受高肋翅片肋根效应的影响,在换热管的中心处形成换热死区。芯管即为消除换热死区的影响并起支撑翅片的作用,其规格为Ф13。


      翅片:翅化系数为7.4,由32个沿基管轴向延伸为一整体的翅片与基管内表面及芯管外表面形成32个独立的小的介质通道。内展翅片换热管在安装时存在一定的弹性变形,这使得翅片与基管、芯管总是紧密接触,以消除热应力对翅片的影响。

      材质:以上三部分所用材质根据介质要求和压力要求的不同选用不同材质,一般为了减小接触热阻各部分采用相同的材质,产品主要材质有碳钢、铜、不锈钢、钛等。

 

五、内展翅片换热器的主要特点

1.换热效率大大提高,节能、节水效果显著
       由于在换热管内装有波纹型内展翅片,使表面传热系数较低的一侧换热面积增大(管内翅片比高达7.4),增加了总的传热系数,提高了传热效率,解决了因两种流体换热系数不同而产生的热交换不平衡这一基本问题。哈尔滨市经济贸易委员会节能技术中心对我公司产品的测试报告表明:“该产品的换热效率高于光管换热器32个百分比”,“由于换热效率大幅提高,该产品的节水效果显著,节水率高达87%”。

 

2.能够承受高温高压,阻力降较低
       在内展翅片换热器中,翅片在换热系数较低的一侧,即让冷却水走壳程,高温高压的气体走管程,让换热器来承受高温高压,可以降低换热器压力容器的管理等级和制造成本,同时波纹型翅片纵向置入管内,气体流动阻力相对较小。

 

3.换热器体积小、占地面积小
      内展翅片换热器通过在换热管内加翅片增加换热面积,在增强换热的同时减少光管换热面积,使得整台设备体积大大减少,一般相对于常规换热器体积要小50%-75%,占地面积一般为常规换热器的25%-50%。

 

4.投资省,回报期短
      内展翅片换热器体积小,设备制造所需要的材料少,尽管技术含量较高、工艺和制造复杂,设备总体价格相对于同等处理量。相同材质的常规换热器要低。由于内翅片换热效率高,且节能、节水、节电效果显著,设备投资回报短。

 

5.降低用户的维护成本
      我们知道水垢的形成与水的流动情况有很大的关系,一般来讲,冷却水走壳程时,由于水的不断折流扰动,使得水垢很难形成,相对于冷却水走管程,冷却水走壳程时水垢的形成周期要慢2—5个周期,加上让高压气体走管程,由于管程介质的高温高压,流速较大,污垢系数较小,这样就使得换热器的清洗周期大大加长,使用户的维护成本降低。

 

六、内展翅片换热器的主要适宜工况
      换热设备换热效率的低劣主要取决于换热器换热系数,为了提高换热效率,必须增强设备的总传热系数。换热器强化方式主要取决于参与换热的两种介质的换热性质。我公司生产的内展翅片换热器广泛地应用于石油、化工、医药、动力、制冷、热泵、食品等行业。


内展翅片管换热器主要适用于:

1、各种工艺气体的冷却、加热;

2、各种工艺汽体的冷凝;

3、各种工艺气体尾气的回收、冷却;

4、高(低)粘度液体和水热交换等工况。
内外翅片管换热器主要适用于气体和气体热交换工况。

 


几种常见工况时传热系数与光管的比较

 

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