20160426-第九章 强化传热技术.ppt

各种管内插入物 各种高效强化管 各种强化传热管 管内强化 管外强化 1、内翅片管 内翅片管用来强化管内单向流体的传热。对不同的内翅数、翅片高度、翅片螺旋角度及不同管径的内翅管进行系统的性能测试，并和相同内径的光滑管作了对比，强化传热效果显著。 1、内翅片管-主要用途 （1）高翅片内翅管可较多增加传热面积，用于强化层流或过渡流传热； （2）低翅片内翅管可增加一些传热面积，同时也可破坏壁面附近传热层流底层，多用于湍流传热； （3）扭带+管内低翅可更有效强化高粘度流体传热； （4）多通道铝芯翅片管主要勇于氟利昂冷冻机的蒸发器，管子为铜制，管内芯子为铝制，铝芯的作用是使氟利昂在管道内分布更均匀，同时也使管外的热量通过芯子均匀的传给氟利昂。 2、螺旋槽管 螺旋槽管（Spiral tube）简称S管，是最早被开发研究和应用于生产的一种优良强化传热管，对管内单相流体的换热过程有着显著的强化作用。 研究及使用结果表明，螺旋槽管加工制造简单，传热性能好，适用面广。浅螺旋槽管阻力增加不多，节能效果显著，被认为是一种高效传热、易于推广的节能元件。 2、螺旋槽管-主要参数 根据扎制时的螺纹头数可分为单头和多头两种。 目前，管的螺纹头数最多可达30头，管参数主要有管子直径Di，槽距p，槽深h，槽与管轴线夹角β，槽的头数等。 ①靠近壁面的部分流体受螺旋的引导而顺槽旋转，而流体主体仍沿管的轴向运动，两股流体之间的剪切力有利于减薄层流底层； ②流体经螺旋形的凹陷或凸起时，产生周期性的团块扰动，使层流底层与流动主体之间有直接的物质交换，从而加快了热量的传递。 ③如果管外为冷凝过程，螺旋槽成为排泄冷凝液的通道，可使凹槽两边的冷凝液膜减薄，从而减少热阻，提高冷凝给热系数。 2、螺旋槽管-强化机理 2、螺旋槽管 -优点 和光管相比，在相同泵功、换热面积条件下，螺旋槽管的换热量增加可达到40％以上；在相同换热面积和换热量条件下，螺旋槽管的泵功可减少63％－73％；在相同换热量和泵功下，螺旋槽管的换热面积可减少30％－37％。 螺旋槽管最佳的结构参数：小槽距、浅槽深、大夹角的单头螺旋管较为有利。 2、螺旋槽管-应用 将单头螺旋槽管用于甲醛反应气余热锅炉内，采用不锈钢管，P=7mm、H＝0.8mm，槽纹曲率半径R= 3mm。当Re=2250时，管内传热系数为光滑管的1.5倍，阻力为3倍，与原用急冷管相比，节约了0.8吨不锈钢材，较好的解决了高温气体的急冷问题，回收的热量除自用外，每生产一吨甲醛还可外供近300公斤蒸汽。 3、 纵槽管 3、 纵槽管-简介 纵槽管强化冷凝传热的机理： ①利用冷凝液的表面张力，把冷凝液推至槽底，籍重力排向管底，使得槽峰处及附近区域的液膜减薄；② 增大了传热面积（约70%）。 失效情况：冷凝液过多，管表面被完全覆盖则失效。 3、纵槽管-应用 （1）立式换热器 （2）管外冷凝 （3）发电厂 4、横纹（槽）管 4、横纹管-简介 在管壁上滚轧出与管轴线成90o角的横纹，从而在管内壁上形成一圈突起的横向圆环。 横纹管的强化传热作用是：流体通过圆环时，在管壁上形成轴向的漩涡，这种漩涡增加了流体边界的扰动。有利于热量通过边界层向流体主体的传递。当漩涡快要消失时，流体流过第二个圆环。因此，如果节距t选择合适的话，可以维持轴向漩涡不断形成，从而形成连续而稳定的强化作用。 4、横纹管-应用 某糖厂使用面积为114m2的横纹管换热器代替面积为160m2的光滑管换热器，获得了相同的换热效果。传热系数提高45％，节省传热面积30％。 横纹管用于炼油厂换热器也得到很好效果。如某厂用此种管换热器代替光管换热器，用于原油——渣油换热。其运行情况表明，前者比后者传热系数提高85％，节省传热面积46％。 5、低肋管 低肋管又称螺纹管，主要靠管外肋化（肋化系数2-3）扩大传热面积，一般用于管内传热膜系数比管外大1-2倍的场合； 对于管外冷凝及沸腾，由于表面张力作用，也有较好的强化作用。 6、锯齿形翅片管（高热流冷凝管） 适用于卧式管外冷凝过程。 优于低肋管之处是，齿尖更有利于冷凝液滴滴落，使得滞留于管上的凝液更少。 7、锯齿形翅片管-优化参数及优点 锯齿形翅片管的最佳参数为翅片距0.6－0.7mm，翅片高1.0－1.2mm，将锯齿形翅片管应用于制冷系统中壳管式水冷冷凝器中，与低肋管对比，节省铜材59％，体积缩小1/3。在相同冷凝传热温差下，锯齿形翅片管的冷凝传热系数是光滑管的8－12倍。花瓣形翅片管的传热系数是光滑管的14—20 倍。 8、螺旋翅片管 螺旋翅片管，管外小螺旋角的三角螺旋翅片能使冷凝液在表面张力和重力作用下，减薄了翅片肋两侧上的冷凝液膜厚度并通过沟槽增强了排液能力，从而显著提高管外的凝结换热系