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        關(guān)于管殼式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)問題的思考

        2016-10-19 00:15:11李楠翟向輝
        水能經(jīng)濟 2016年5期
        關(guān)鍵詞:問題發(fā)展

        李楠 翟向輝

        【摘要】隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,工業(yè)現(xiàn)代化進程日益加快,人們越來越重視能源的利用效率和消耗,其中管殼式換熱器不僅能夠有效的提高能源的利用效率,還能夠?qū)κ?、化工等行業(yè)起到節(jié)能減排的作用。本文主要講述了管殼式換熱器的應(yīng)用,管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計所需要注意的幾個問題,以及未來的發(fā)展趨勢。

        【關(guān)鍵詞】管殼式換熱器;問題;發(fā)展

        1、管殼式換熱器的應(yīng)用

        目前,我國的管殼式換熱器應(yīng)用非常廣泛,在人們?nèi)粘I詈凸ぷ髦须S處可見,比如暖氣散熱片、航天火箭上的油冷卻器等。其主要功能就是保障特定的溫度,并且還能夠有效的提高設(shè)備對能源的利用效率。

        管殼式換熱器不僅是工業(yè)生產(chǎn)中十分重要單元設(shè)備,比如冷卻器以及凝汽器等,同時也是設(shè)備的重要組成部分,比如氨合成塔內(nèi)的換熱器,根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計,交換器的噸位要占據(jù)整個工藝設(shè)備的20%到30%之間。

        隨著高溫?zé)峁芗夹g(shù)的快速發(fā)展,高溫?zé)峁軗Q熱器的應(yīng)用范圍越來越廣,目前常見的應(yīng)用領(lǐng)域包括工業(yè)、民用以及國防等領(lǐng)域。在輕工業(yè)生產(chǎn)過程中,往往會需要500℃以上的清潔空氣來滿足助燃、干燥以及供氧等需要,選用管殼式換熱器能夠有效的達到這個要求。

        隨著管殼式換熱器技術(shù)的快速發(fā)展,必然會帶來諸多結(jié)構(gòu)變化。殼程折流結(jié)構(gòu)的進一步發(fā)展,強化傳熱元件管內(nèi)流動狀態(tài)會隨之發(fā)生變化,為了能夠滿足這些變化,必須要不斷的研究其結(jié)構(gòu),才能夠從根本上解決管內(nèi)與管間整體強化傳熱的效果。根據(jù)工業(yè)應(yīng)用的結(jié)果可以證明,多種強化傳熱元件的研究成果是前提條件,必須要結(jié)合當(dāng)時的實際情況和操作條件,組合成高質(zhì)量、高效率的新型管殼式換熱器。

        2、管殼式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計時要注意的問題

        2.1 管殼式換熱器的介質(zhì)因素。首先,管殼式換熱器在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時,必須要考慮管殼式換熱器介質(zhì)的流向,同時還要保障介質(zhì)的高粘度,進而得到較高的傳熱系數(shù)。其次,如果腐蝕介質(zhì)、高溫介質(zhì)以及高壓氣體走管程的時候,管程材質(zhì)可選擇不銹鋼以及合金鋼材料。最后,如果介質(zhì)比較容易產(chǎn)生污垢,必須要提高管內(nèi)的流速,減少污垢,方便于清理。

        2.2 管殼式換熱管的排列形式

        2.2.1 正三角形排列。介質(zhì)在經(jīng)過折流板缺口時,沖刷換熱管外表面,介質(zhì)流動能夠逐漸的形成湍流,有利于傳熱。所以,對于無相變管殼式換熱器來講,傳熱與介質(zhì)流動狀態(tài)幾乎沒有什么關(guān)系,往往都會選擇正三角形排列。正三角形排列往往適用于介質(zhì)比較清潔、無需進行清理的場合。

        2.2.2 轉(zhuǎn)角三角形排列。介質(zhì)在流向折流板缺口的時候會平行三角形的另外一邊,介質(zhì)流動會有一部分的分層流,會對傳熱造成一定的不良影響。對于有相變的管殼式換熱器,往往都會選擇轉(zhuǎn)角三角形排列。

        2.2.3 正方形排列。介質(zhì)流向折流板缺口時平行于正方形排布的換熱管,介質(zhì)流動往往是層流,進而會對傳熱造成不良的影響,往往在介質(zhì)比較臟以及換熱管外需要清晰的場合比較適用。

        2.2.4 轉(zhuǎn)角正方形排列。介質(zhì)在流向折流板缺口的時候垂直正對換熱管,沖刷換熱管外表面的時候會形成相應(yīng)的湍流,進而能夠有利于傳熱。轉(zhuǎn)角正方形排列主要適用于殼程介質(zhì)比較臟并且需要清洗的場合。

        2.3 布管限定圓。布管限定圓主要就是指管殼式換熱器中換熱管外壁所規(guī)定圓的直徑。在進行布管限定圓設(shè)計時,換熱管不能靠近殼體,如果換熱管與殼體相距比較近的時候,液體的阻力就會比較大,會在一定程度上阻礙液體流向這個地方,進而會降低傳熱面積。固定管板式換熱器和U型管式換熱器管束最外層管殼式換熱管外表面與殼體內(nèi)壁之間的最短距離應(yīng)該保持在0.25d(d即換熱管外徑),并且不能小于8毫米。

        2.4 折流板布置。臥式管殼式換熱器殼程介質(zhì)如果使用的是單相清潔流體的時候,折流板缺口應(yīng)該進行水平上下布置,如果氣體內(nèi)含有少量的液體,應(yīng)該在缺口朝上的折流板的最低處進行開通液口,如果液體內(nèi)部含有少量氣體,則應(yīng)該在缺口朝下的折流板最高處進行氣口的開通。臥式換熱器、冷凝器以及重沸器殼程介質(zhì)為氣體和液體共存的時候,應(yīng)該在折流板缺口垂直左右的位置進行布置,并且在折流板最低處的位置開通相應(yīng)的排液口。

        2.5 管殼式換熱器分程隔板上應(yīng)設(shè)有小孔。在管殼式換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計時,分程隔板上必須要設(shè)有相應(yīng)的小孔,小孔的主要作用就是排凈液體,平衡兩腔的壓力以及排氣的作用。

        3、管殼式換熱器的發(fā)展前景

        管殼式換熱器具有廣闊的市場發(fā)展前景,隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,一般企業(yè)工業(yè)和國防工業(yè)也對管殼式換熱器提出了更高的要求,比如材料耐磨性、耐腐蝕以及高強度。隨著我國不銹鋼、銅合金的復(fù)合材料、鋁鎂合金以及碳化硅等非金屬材料等方面的發(fā)展,越來越多的材料也應(yīng)用其中,發(fā)展比較快的就是鈦材,鈦材本身對海水、醋酸以及氯堿等具有較強的抗腐蝕能力,通過強化傳熱能夠獲得更好的效果。在進行材料噴涂時,我國常常會選擇國外的先進生產(chǎn)線,其中鋁鎂合金具有較多的優(yōu)點,如抗腐蝕性強、導(dǎo)熱性能優(yōu)良以及價格比較低廉等因素。隨著我國對低碳環(huán)保節(jié)能等越來越重視,進而要我們不斷的提高管殼式換熱器的性能,從根本上提高傳熱效率。

        隨著我國工業(yè)現(xiàn)代化進程日益加快,社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,我國市場以及國際市場對于管殼式換熱器的需求量與日俱增,為我國管殼式換熱器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間。從市場需求來講,在我國政府的大力支持下,國內(nèi)各個行業(yè)尤其是石油化工、能源電力以及環(huán)境保護等領(lǐng)域會得到快速、穩(wěn)定的發(fā)展,尤其是各種全新能源設(shè)備的發(fā)展和工程的建設(shè),必然會進一步促進管殼式換熱器產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

        管殼式換熱器本身具有諸多優(yōu)點,操作簡單、節(jié)能環(huán)保,因此在工業(yè)設(shè)備中占據(jù)著十分重要的地位,其質(zhì)量好壞會直接影響到我國社會經(jīng)濟的發(fā)展。所以,要不斷的提高管殼式換熱器的產(chǎn)品質(zhì)量和性能,必須從根本上提升管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量,才能夠有效的保障我國社會經(jīng)濟的可持續(xù)性發(fā)展。

        參考文獻:

        [1]陸民廷.《淺談管殼式換熱器的振動及預(yù)防措施》,2010,39(7).

        [2]汪波,茅靳豐,耿世彬,韓旭,魏鵬.《國內(nèi)換熱器的研究現(xiàn)狀與展望》,2010,24(5).

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