哈雷钎焊板式换热器
专业生产:换热器;分水器;过水热;冷却器
新闻动态

间壁式换热器传热过程影响因素分析及其强化途径

点击:2652 日期:[ 2014-04-26 21:54:12 ]
                  间壁式换热器传热过程影响因素分析及其强化途径                                 李沛虹   赵彩俊                          (中国矿业大学江苏徐州221006)     摘要:结合间壁式换热器的传热过程,探讨影响间壁式换热器传热过程的因素,并提出强化传热的方法途径。     关键词:间壁式换热器:传热;影响因素;强化途径     中图分类号:TQO文献标识码:A文童编号:1671一7597(2010)0710079一01     0·引言     在化工生产中经常遇到冷、热流体不允许混合的换热问题,例如热油和冷却水之间的换热,此时就必须采用间壁式换热器来完成上述换热过程。间壁式换热器冷、热流体的传热过程包括以下三个步骤:热流体以对流方式将热量传递给管壁;热量以热传导方式由管壁的一侧传递至另一侧;传递至另一侧的热量又以对流方式传递给冷流体。此过程受诸多因素的影响,生产中常通过强化换热来达到一定的经济效益。     1.晌阅l式挽热.传热过程的目.     间壁式换热器主要以热传导、对流形式传热。但管壁导热热阻较小,对传热影响不大.影响其传热过程的因素主要来自对流传热过程,其中影响较大的有以下几方面。     1)流体的种类和相变:不同的液体、气体或蒸汽的对流传热系数都不相同,牛顿型流体和非牛顿型流体也有区别。流体有相变的传热过程,其传热机理不同于无相变过程,所以传热系数不同。2)流体的特性:对对流传热系数影响较大的流体物性有导热系数、乳度、比热容、密度以及体积膨胀系数。对同一种流体,流体的物性不同,对流传热系数亦不同。3)流体的流动状态:由层流和湍流的传热机理可知,流体处于层流状态,对流传热系数较小,流体处于剧烈的湍流状态时,对流传热系数大。4)流体流动的原因:按引起流动的原因分,对流传热分为自然对流和强制对流。强制对流的传热系数较自然对流的传热系数大几倍甚至几十倍。5)传热面的形状、位置和大小:传热面的形状(如管、板、环隙、翅片等)、传热面方位和布置(水平或垂直放置,管束的排列方式等)及管道尺寸(如管径和管长等)都直接影响对流传热系数。6)流体的温度:流体的温度对对流传热的影响表现在流体温度和壁面温度之差、流体物性随温度变化的程度以及附加自然对流等方面。此外,由于流体内部温度分布不均匀,必然导致密度的差异,从而产生附加的自然对流,这种影响又与热流方向及管子排列情况等有关。     此外,换热器在实际操作中,传热表面上常有污垢积存,对传热产生附加热阻,所以生产用的换热器要防止和减少污垢层的形成,降低其对传热效果的影响。     2·间壁式换热器传热过称的强化路径     换热器传热过程的强化就是力求使换热器在单位时间内,单位传热面积传递的热量尽可能增多。其意义在于:在设备投资及输送功耗一定的条件下,获得较大的传热量,从而增大设备容量,提高劳动生产率;在设备容量不变的情况下使其结构更加紧凑,减少占地空间,节约材料,降低成本:在某种特定技术过程中使某些特殊工艺要求得以实施等。换热设备传热计算的基本关系式揭示了换热设备的传热速率Q与总传热系数K、平均温度差以及传热面积A之间的关系。因此,要使换热设备的传热过程得到强化,可以通过提高传热系数,增大换热面积和增大平均传热温差来实现。     2.1增大传热面积A.增大传热面积,是指从设备的结构入手,通过改进传热面的结构来提高单位体积的传热面积,而非靠增大换热器的尺寸.使用多种高效能传热面,不仅使传热面得到充分的扩展,而且还是流体的流动和换热设备的性能得到相应的改善。主要型式介绍如下:     1)翅化面(肋化面):用翅(肋)片来扩大传热面面积和促进流体的湍动,从而提高传热效率,是最早提出的方法之一翅化面的种类和型式很多,用材广泛,制造工艺多样,翅片管式换热器、板翅式换热器等均采用此法强化传热。     2)异形表面:用轧制、冲压、打扁或爆炸成型等方法将传热面制造成各种凹凸形、波纹形、扁平状等,使流道截面的形状和大小均发生变化。这不仅使传热表面有所增加,还使流体在流道中的流动状态不断改变,增加扰动,减少边界层厚度,从而强化传热。     3)多孔物质结构:将细小的金属颗粒烧结或涂敷于传热表面或填充于传热表面间,以实现扩大传热面积的目的。     4)采用小直径管:在管壳式换热器设计中,减小管子直径,可增加单位体积的传热面积。据测算,在壳径为100011.以下的管壳式换热器中,把换热管直径由。改为.,传热面积可增加3溅以上。另一方面,减小管径后,使管内湍流换热的层面内层减薄,有利于传热的强化。     2.2增大平均温度差。增大平均温度差,可以提高换热设备的传热效率。平均温度差的大小主要取决于两流体的温度条件和两流体在换热器中的流动形式。可以从以下两方面增大平均温度差:一是在冷流体和热流体进出口温度一定时,利用不同的换热面布置来改变平均温度差.如尽可能使冷、热流体相互逆流流动,或采用换热网络技术,合理布置多股流体流动与换热;二是扩大冷、热流体进出口温度的差别以增大平均传热温差。但此法受生产工艺限制,不能随意变动,只能在有限范围内采用。     2.3提高总传热系数K。提高换热设备的传热系数以增加换热量,是传热强化的重要途径,也是当前研究传热强化的重点.当换热设备的平均传热温差和换热面积给定时,提高传热系数将是增大换热设备传热量的唯一方法。提高传热系数的方法大致可分为主动强化(有源强化)和被动强化(无源强化).     主动强化:只需要采用外加的动力(如机械力、电磁力等)来增强传热的技术。主要强化包括:对换热介质做机械搅拌、使换热表面震动或流体振动、将电磁场作用于流体以促使换热表面附近流体的混合、将异种或同种流体喷入换热介质或将流体从换热表面抽吸走等技术。被动强化:指除了输送传热介质的功率消耗外不再需要附加动力来增强传热的技术。被动强化主要包括:涂层表面、粗糙表面、扩展表面、扰流元件、涡流发生器、射流冲击、螺旋管以及添加物等手段。由于主动强化传热技术要求外加能量等因素的限制,工程中采用更多的是被动强化传热技术。     3·结语     总之,间壁式换热器设计过程中要考虑尽可能多的影响因素,其中污垢的影响不容忽视,同时结合强化传热过程的方法,向尺寸小、重量轻、换热能力大的换热器方向发展。另外,实际生产过程中,也要考虑换热器使用的经济性和合理性。     参考文献: 1·郑津洋等,过程设备设计[M].北京:化学工业出版社,2005.5,P274-282. 2·柴诚敬,化工原理上册[M].北京:高等教育出版社,2006.1,PZ16-270. 3·蒋维钧等,化工原理上册山〕.北京:清华大学出版社,2009.2,P298-406. 4·朱跃钊等,传热过程与设备〔M].北京:中国石化出版社,2008,PIO一49. 作者简介:李沛虹(1988一),女,汉族,山西晋中人,中国矿业大学化工学院07级过程装备与控制工程专业:赵彩俊(1988一),女,汉族,山西晋中市,中国矿业大学矿业工程学院07级工业工程专业。
上一篇:废旧空调换热器回收处理技术及其研究 下一篇:高效缠绕管式换热器研制成功

相关资讯

Copyright ©2008 哈雷换热设备有限公司 All Rights Reserved. 地址:奉化外向科技园西坞金水路 电话:0086-574-88661201 传真:0086-574-88916955
换热器 | 板式换热器 | 钎焊板式换热器 | 冷却器 | 分水器 | 地暖分水器 | B3-14B板式换热器 | 网站地图 | XML 浙ICP备09009252号 技术支持:众网千寻