换热器图片
钎焊换热器
式换热器
新闻动态
旋流高效管壳式换热器应用点击：2135 日期：[ 2014-04-26 21:39:32 ] |
| 旋流高效管壳式换热器应用 张桂芹 相来平 王建庆 黑龙江大庆石化公司炼油厂 摘要：该文系统的论述了旋流高效管壳式换热器的设计原理，流体特性以及一些突出的优点，同时对在国内第一次在生产装置的现场应用做了初步的总结，对此项专利技术的推广应用具有一定的借鉴作用。 关键词：螺旋扭曲 椭圆截面换热管 旋转扰动 中图分类号：TG文献标识：A文章编号：1006-7833(2009)07-363-01 一、前言 目前，管壳式换热器广泛应用于炼油、化工、动力等需要换热的过程工业领域，尤其在炼油和化工系统装置中占有较大比重，约占石化行业工艺设备总重的30％—40％。为了降低换热设备的重量，减少换热设备的体积，节能降耗，应力求强化传热过程。近年来已研制出多种高效换热器，如折流杆换热器、波纹管、波节管换热器等，但它们均不同程度存在某些不足，其应用场合受到一定的限制，不易推广，因此使用最为广泛的还是传统的管壳式换热器。 在本世纪八十年代初期，前苏联研究人员首先对扭曲管束换热器进行一些有价值的理论和特性实验研究，其技术关键是采用扭曲的椭圆截面管。这种换热管束，不仅使管内流动的传热介质产生类似于含扭曲带流道内的旋转运动，而且在管间流动的流体能获得比纵向光滑管束更大的换热系数。但这种扭曲管其制造难度太大，无法进行工业生产，一直未能实际应用。1984年瑞典和美国开始了扭曲管换热器的产品开发，但只进行了小批量生产。 2000年大庆市济民扶贫协会善德设计所设计了扭曲椭圆截面管高效换热器，并于八月份在我车间重结晶蜡脱油装置上进行试用，至今一直运行良好，而且显示出了优良的换热效果。据介绍这还是在我国炼油装置上首次使用扭曲椭形截面管换热器。 二、旋流高效管壳式换热器的传热特性 旋流高效换热器是以传统管壳式换热器为基础，采用螺旋扭曲椭形截面换热管（见图）作为换热元件，并设计了多种特殊结构的档流支承组件替代常规。 管壳式换热器的折流板，其它均采用常规管壳式换热器零部件。由于扭曲椭形截面管的特殊形壮，在旋流高效换热器中，管程物流和壳程物流均产生以旋转为主要特征的复杂的流动，获得较强的旋转扰动，从而较大程度地强化了传热过程。因其管程物流和壳程物流的旋转流动特性以及较好的强化传热效果，故称其为旋流高效换热器。在旋流高效管壳式换热器中，由于取消了常规换热器的折流板，壳程中的物流不再进行横向流动而改为在扭曲管之间的螺旋流道中的轴向流动，图1的旋转流动特性以及较好的强化传热效果，故称其为旋流高效换热器。图2是螺旋扭曲椭形截面换热管和旋流高效换热器管束的图片。 旋流高效换热器与普通管壳式换热器相比，具有一些突出的优点： 1．强化传热效果好，流阻较小。由于旋流高效换热器使管程物流和壳程物流均产生以旋转为主要特征的复杂流动，获得了较强的旋转扰动，从而较大程度地强化了传热过程，特别是对于一些难于传热的粘性介质、易于结焦（除螺旋扭曲椭形截面螺纹管外）结垢的介质和不洁净介质的传热具有明显的强化传热效果，而且在实际运行过程中始终能保持较好的强化传热效果，对于中小流量的物流传热可显著提高给热系数。换热器旋流的作用，也使换热介质流动通畅，流阻较小。旋流高效换热器的总传热系数一般可提高30％以上。 2．结构简单，易于推广应用。本实用新型采用螺旋扭曲椭形截面换热管和几种档流支承组件，其余均采用传统的管壳式换热器的基本结构形式，结构简单易于实现，适合于各种压力级别和不同温度条件的管壳式换热器的全部结构形式，包括GBl51《钢制管壳式换热器》中所述的几种结构形式，如浮头式、u型管式和固定管板式等结构形式的管壳式换热器，而且旋流高效换热器的管束与常规管壳式换热器的管束具有互换性，因而可广泛应用或替代传统换热器，易于推广，成本较低。特别是在石化装置的改扩建中更具有广阔的前景，在某些情况下装置扩容50％而只需更换换热器管束，投资大大节省。 3．使用寿命长。由于旋流高效换热器壳程物流基本上为纵向流动，明显地减少了管束的振动，大大降低了由于管束的振动而造成换热管破裂等失效的可能性；同时也有效地消除了壳程物流横向流动的“死区”，降低了积垢速率，从而延长了换热器的使用寿命。 4．管束外侧易于清洗，管束中换热管在一定条件下可更广泛地采用正三角形排列，提高换热设备单位体积／重量的换热量。由于采用了螺旋扭曲椭形截面换热管，使管束中管排间形成周期性的局部较大空隙，便于管柬外侧的清洗，因而对于一些管束外侧需要定期清洗的换热器，其管束中的换热管可更广泛地采用正三角形排列替代正方形排列，在相同壳程直径条件下可提高传热面积20％左右，从而可提高换热设备单位体积／重量的换热量。由于旋流高效换热器的强化传热效果及上述原因，对于相同壳程直径一般可提高单位传热温差的传热量50％左右。 三、旋流高效换热器在蜡脱油车间的应用 2000年8月22日大庆石化公司炼油厂重结晶蜡脱油装置的水溶剂回收系统塔顶换热器（E一21）更新管束，采用了螺旋扭曲椭形截面换热管，规格为DN700x6000，换热面积为125m2，换热管材质为10#钢。2000年9月我门车间对该换热器进行了粗略的标定，结果如下： 四、结论 高效换热器由于改变了管壳程物流的流动壮态，使其传热系数相对于普同换热器有较大幅度的提高，在本装置的应用中，旋流高效换热器与普通换热器相比，传热系数提高了21％，效果十分显注。 本装置的腊下油+溶剂经旋流高效换热器换热后在换热器出口处温度可提高3度，从而可回收余热（6.35-5.59）x10‘kcal/h，年节能折原油59t/a。同时还可减少下游冷却器的冷却热负荷，节约循环冷却水消耗约8.7万t/a。采用旋流高效换热年节能效益约17.9万元。 另外，应该指出，由于管程物流为含有蜡晶体的悬浊液，并且管程与壳程均存在相变化，整个传热过程比较复杂。对于清洁液体的无相变热传递过程，将会得到更理想的结果。 |
| 上一篇：微反应槽PCR芯片阵列温度控制系统 | 下一篇：户式中央空调机组的蓄热装置性能研究 |