浮头换热器
高效换热器
新闻动态
卧式油料软化机热交换器的研究与设计点击：1896 日期：[ 2014-04-26 22:13:37 ] |
| 卧式油料软化机热交换器的研究与设计 １.李晓东 １.胡世超 ２.孙旭东 ２.刘五奎 （１．河南职业技术学院 ２．郑州鼎盛工程技术有限公司） 【摘要】针对油料卧式软化机运行中存在的一些问题， 对换热器及其相应的进料密封、冷凝水排放等装置进行了探讨与设计， 为油料软化机械的研究提供了相应的创新思路。 【关键词】油料软化； 换热器； 翅片 中图分类号： ＴＳ２２３．２ 文献标识码： Ａ 文章编号： １６７３－ ７１９９ （２００７） ０４－ ００７６－ ０２ 油料软化最基本的要求就是结合某种油料的含水量和温度， 通过提供一种满足其增湿和加温的条件，从而使油料质地变软， 塑性增加， 达到适宜的轧坯条件， 是油料预处理工艺中的一道重要工序， 其效果关系到轧坯浸出， 也就是关系到出油率和油品质量。国内早期普遍使用的是立式 （ 层式） 油料软化机， 受结构形式的限制， 油料运行自上而下分层加热、调温和下料， 搅拌靠立轴电机， 扭矩较大， 电机功率较大，故障率偏高， 蒸汽耗量较高， 且存在死角现象，油料处理的均匀度受到影响。对此，人们研究开发了卧式油料软化机， 相对解决了立式油料软化机所存在的能耗高、油料软化效果差、运行成本高等问题。但是当工作介质选定为饱和蒸汽后，卧式软化机也存在及需要解决的问题主要有３点：①选择何种最有效的热交换器，以给油料增湿，提供足够的热量。②本着节能原则，设计适应的加热面积、最佳蒸汽耗量等。③为确保本软化机节能降耗， 配套研究设计相应的冷凝水排出装置及解决普遍存在着的进料端漏料的密封问题。为此，针对不同类型的软化机、不同形式的换热器进行了充分的研究，通过对比，选择较合适的卧式软化机机型并有针对性地进行了改进设计。 １ 热交换器的研究与设计 目前，国内油料软化机普遍使用的热交换器有：列管式换热器和夹壁式换热器。二者都是通过油料随转筒旋转翻滚与换热器直接接触进行换热的，列管式换热器由于受到管束结构的限制，因此，如要想得到足够的换热面积，就必须增加汽管数量，耗费大量的钢管，无疑将大幅度增加设备的吨位和成本，增加设备投资；夹壁式换热器普遍存在有效换热面积利用率较低，而且外筒壁热损耗也比较大的问题。总之，两者都存在一定的不足，改进空间比较大。 １．１ 关于换热器的强化改进及其方法 所谓换热器的强化， 就是力求使换热设备在单位时间内单位传热面积传递的热量尽可能增加， 力图用较少的传热面积或较小的设备来完成同样的换热任务，显然， 这是设计和使用换热器所努力争取的目标之一。 从传热的基本方程式： Ｑ＝ＫＡ△ｔｍ， 可以直观地得知增大传热面积 Ａ、传热系数 Ｋ 或者平均温度△ｔｍ， 均可使传热量 Ｑ 提高。目前， 工业设计和生产实践大都从这三个方面来考虑强化并采取相应的措施， 但究竟哪一项对传热速度起关键作用， 乃需分别分析其对传热过程的影响和实践的可能性。 １．１．１ 传热面积 Ａ 增加传热面积可使Ｑ增大，但对于夹壁式换热器来说，增大设备或在既定的换热器上再增加传热面积都是不现实的，因此，必须从改进传热面结构，提高单位容积内设备的传热面积来实现设备的强化。一般来说可利用各种异型管来增大单位容积设备传热面积，同时还能起到增加流体流动程度的效果。例如：用螺纹管、波纹管等代替光滑表面管， 或者采用翅片管换热器、板翅管换热器等， 本设备在反复试验的基础上最终选用翅片管换热器， 达到了增大传热面积 Ａ 的要求。 １．１．２ 平均温度△ｔｍ 这一项的大小主要决定于冷热二种流体的温度条件， 一般已由生产条件所确定， 因此， 变动的可能性及其范围是有限的。 １．１．３ 传热系数 Ｋ 传热系数 Ｋ 值主要决定于两流体的膜传热系数，并与管壁热阻以及污垢的热阻有关。由于公式 显然， 减少分母中的任何一项都可能使 Ｋ 值增大，但因各项所占比重不同， 要有效地增大 Ｋ 值， 就应设法减小对 Ｋ 值影响较大的一项。如垢层热阻较大， 则如何防止垢层形成， 减少垢层厚度或及时清除垢层，就成为主要考虑方面。当 α１ 和 α２ 的数值比较接近时，最好能同时提高两流体的传热膜系数；而当其差别较大时，例如 α１＜＜α２， 这时 Ｋ 值基本上和 α１ 相差不多。因此，只有设法增大α１ 值，即可达到强化传热之目的。 从上面所讨论的提高传热系数Ｋ值的各种办法可见，其途径比较广泛，影响也比较显著，都是强化传热过程的关键因素，但是在具体实践中也要结合设备结构、动力消耗、清洗检修难易以及实际效果等方面加以综合考虑传热效果而采取适当的措施。 针对卧式油料软化机， 经综合分析后， 我们认为：为强化其管束换热器的传热能力， 根据其设备结构特点及换热方式， 采用加大平均温度差和冷热流体的传热膜系数均不现实， 只能采取在光滑管外壁增加面积的方法来实现。具体实施办法是： 在光滑管面上用宽８￣１６ｍｍ， 厚 １．５￣２ｍｍ 的钢带绕成翅片状， 可减少其间隙的热阻， 采取嵌焊的方法将其固定， 以形成翅片管换热器。由于管外翅片的存在， 即增强了湍流速度，更大幅度增加了管外表面的传热面积， 从而使原来很差的空气侧 （ 与油料接触侧） 传热情况得到改善。实践表明： 当空气速度为 １．５￣４．０ｍ／ｓ 时， 空气侧的传热膜系数均可达 ５５０￣１ １００ｗ／ｍ２·℃， 这是以光滑管外表面积为计算基准的， 如果以包括翅片在内的全部外表面积来计算， 则为 ３５￣７０ｗ／ｍ２·℃， 此值较无翅片的情况，热值至少提高了 ２０ 倍以上。在实施时， 还应适当考虑油料在翅片间的夹料问题， 为此， 我们采取加大翅片与翅片的间距， 最终确定为每英寸的管绕 １．２７ 片， 即片距为 ２０ｍｍ， 这样， 就较好地达到了该设备预期的换热效果， 既增大了传热， 又不黏料。 １．２ 关于最佳蒸汽耗量 油料达到最佳软化参数时， 主要靠生产实际过程中间接蒸汽和直接蒸汽量的具体调节， 通过试验调试，最后确定其最佳蒸汽供给量。为此， 我们用理论计算来确定其最佳蒸汽量， 并以此为依据提供较为准确的结构参数， 通过实际计算分析得出： 处理量为 ７５０ｔ／ｄ时卧式油料软化机的间接耗汽量为 ２ １７０ｋｇ／ｈ， 直接耗汽量为 １ ３２８ｋｇ／ｈ， 并以此计算出该设备的列管换热面积为 ３０８ ｍ２， 通过试验测试表明， 该参数是准确的。 ２ 冷凝水排净装置和进料端漏料密封装置的设计 近几年， 我国的油脂加工行业已开始在油料预处理工艺中选用卧式软化机设备， 并逐渐被普及， 由于该卧式油料软化机设备是借鉴传统的滚筒烘干机的形式经过内部结构改造移植过来的， 所以， 还存在着一些不够完善的地方， 使得这种新型设备的优越性还不能充分发挥出来， 除要解决热交换器的效率问题外，还有进料端防止漏料的密封和作业过程中不断产生的冷凝水的问题也是要考虑和解决的， 解决好这些问题将更加有效地保证和提高整个设备的热效率。为此，我们进行了研究并设计出了 Ｓ 型独特的进料端密封和排水装置， 且获国家专利 （《旋转腔体排水装置及卧式软化机和烘干机》专利号： ＺＬ２００３２０１１３２９７．Ｘ， 《旋转腔体密封装置及卧式软化机和烘干机》专利号：ＺＬ２００３２０１１３２９６．５） ， 通过实际应用， 取得了满意的效果。实践测试表明， 进料端漏料密封问题得到了彻底解决， 软化机腔体内的冷凝水排放能力为 ６００ ｋｇ／ｈ， 可以全部排净冷凝积水。 ３ 结论 通过理论分析、计算及实际的应用， 证明该设计思想是正确的， 符合实际， 运用效果良好。 |
| 上一篇：带亲水层波纹翅片管换热器空气侧特性的参数影响分析 | 下一篇：螺旋折流板换热器层流流动与换热器的数值模拟 |