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关键词:
螺旋角,换热器
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资料类型：
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2013-01-06
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资料简介
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中国物流设备网整理：换热器壳程支撑结构的强化是目前强化传热的一个方向。传统的单弓形折流板支撑属于横向冲刷换热管流动，具有阻力大、传热死区多、易结垢等问题［1］。
为克服这些问题，相继出现了许多其他形式的壳程折流支撑结构，如双弓形折流板、三弓形折流板、螺旋折流板、折流杆和空心环支撑等。这些折流支撑结构的特点是:尽可能消除流动和传热死区，增加渗透性；减少甚至消除横流成分，使之变为纵向流。由于流阻小，又不会引发振动，因此可以大大提高壳程流速；死区的减少可使传热效率大幅提高，污垢与腐蚀也随之减少［2－3］。螺旋折流板换热器折流板的螺旋结构巧妙地利用流场特性，使被导流后的壳程流体流动曲线趋于螺线形，有效改善了壳程流体的流速分布，减少了流动和传热死区［4－8］。螺旋折流板换热器在国内工业生产中已有较多应用，也不少。但在研究方面，和国外的差距比较大，结果是有些螺旋折流板换热器的工艺计算还依赖国外公司，其中原因之一是实验数据少，不足以归纳出相关流体流动和传热关联式或者验证模拟结果。本文利用大庆石油化工总厂设计的部分螺旋折流板换热器试样，进行传热性能和壳程压力降性能实验，并与传统的弓形折流板换热器进行比较。
换热器壳体尺寸为Ф219 mm×10 mm，壳程总长为1834 mm；壳程和管程进出口内径均为66 mm；换热管尺寸为Ф19 mm×2 mm，共有36根换热管，换热管长为2000 mm，弓形折流板换热器和螺旋折流板换热器芯体中换热管均采用正方形排布，管间距为25 mm，如图3所示。螺旋折流板换热器折流板采用拉杆和定距管固定间距，拉杆共8根，均为12 mm，螺旋角（θ）分为30°、20°、15°和6°4种［8］，螺距分别为144、144、98和120 mm；折流板外径为Ф198 mm，厚度为4 mm，如图4所示（以螺旋角30°为例）。弓形折流板换热器的折流板采用拉杆和定距管固定间距，拉杆共4根，均为Ф12 mm，定距管为150 mm；折流板外径为Ф198 mm，厚度为4 mm，圆缺高度为壳体内径的25%。螺旋折流板换热器和弓形折流板换热器芯体共用同一个壳体，换热管数量、尺寸均相同。换热器流程为单管程、单壳程，管程走热水，壳程走冷水。
螺旋折流板换热器的提出基于这样一种思想:通过改变壳侧折流板的布置 ，使壳侧流体呈连续的螺旋状流动.因此 ，理想的折流板布置应该为连续的螺旋曲面.但是 ，螺旋曲面加工困难 ，而且换热管与折流板的配合也较难实现.考虑到加工上的方便 ，采用一系列的扇形平面板（称之为螺旋折流板）替代曲面相间连接 ，在壳侧形成近似螺旋面 ，使壳侧流体产生近似连续螺旋状流动.一般来说 ，出于加工方面的考虑 ，一个螺距取 2～4 块折流板 ，相邻折流板之间有连续搭接和交错搭接两方式 ，按流道又可分为单螺旋和双螺旋两种结构.
总结
（1）螺旋角过小时，由于流程长，螺旋折流板换热器壳程压力降可能会超过普通弓形折流板换热器;
（2）螺旋角越大，螺旋折流板换热器壳程传热系数越小;当螺旋角大于15°时，壳程传热系数小于普通弓形折流板换热器壳程传热系数;
（3）综合考虑螺旋折流板换热器的壳程压力降和壳程传热系数，螺旋折流板螺旋角不能过大，也不能过小;所以在工程设计中，螺旋角一般应取6°～12°之间。
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