光管与翅片管扰流子空气预热器的经济性分析.doc

The tube and finned tube turbolator air pre-heater economic analysis LONG Yun guo,YAN Xiang fu (Yueyang Changling Equipment Research Institute Co.，Ltd，Yueyang 41400，Hunan China） Cite examples of increasing turbulator in tube and fin on tube on influence of the pre-heater heat transfer coefficient,and the total weight and cost of manufacture is different in the same design condition of the tube turbulator pre-heater or finned tube turbulator pre-heater, points out that the economics of the tube turbulator pre-heater is higher than finned tube turbulator pre-heater. key words: turbulator; tube;finned tube; pre-heater;waste heat recov; economic 光管与翅片管扰流子空气预热器的经济性分析 龙运国 颜祥富 (岳阳长岭设备研究所有限公司 湖南岳阳 414000) 摘 要: 此文举例说明管内增加扰流子及管外增加翅片对预热器传热系数的影响，以及在相同参数条件下设计的光管扰流子预热器或翅片管扰流子预热器总重量和制造费用的不同，指出了光管扰流子预热器的经济性要高于翅片管扰流子预热器。 关键词: 扰流子；光管；翅片管；预热器；余热回收；经济性 中图分类号：TE969 文献标识码：B 文章编号： 1 前言 石油化工厂加热炉普遍采用空气预热器回收烟气余热，预热助燃空气，以提高热效率。钢-水热管空气预热器传热效率高，造价低，得到了广泛应用，但由于其饱和蒸汽压较大，一般工质许用温度在300℃以下（压力8.76MPa），烟气温度不能超过360℃，而为了保证钢-水热管的使用寿命，烟气温度最好不超过300℃。现在有些炼油厂加热炉的排烟温度高达360℃～420℃，则不能直接使用钢-水热管空气预热器[1],虽然可以采用有机工质代替水，但有机工质有毒污染环境，且在高温度下易分解。因此，遇到此种情况一般是采用扰流子空气预热器或扰流子和热管空气预热器进行匹配的办法回收烟气余热，也就是说扰流子预热器是目前使用得比较多的一种空气预热器，它是在普通管式空气预热器的基础上加以改进的新型空气预热器，主要是在换热管内增设了扰流片，增加管内流动扰动，提高管内换热系数，从而提高总传热系数。 2 光管扰流子预热器及翅片管扰流子预热器结构和工作原理简介 预热器回收烟气余热的过程就是烟气与空气的换热过程，其两侧流体的传热系数ho，hi均较小。因此，强化气-气换热必须使管内外的传热过程同时强化。在光管表面加翅片是强化管外传热的有效方法，而采用扰流子（扭带或麻花铁）作为管内插入物而强化管内侧的传热，在我国也已得到了广泛应用。1973年Date研究了层流和过渡流下扭带的特性，对空气Seymoar发现了最佳扭率（扭距H与管内径di比值）为2.5[2]。而在扰流子空气预热器设计中，一般将空气设计成走管内，烟气走管外，以便于清灰，其管内扰流子的扭率按最佳扭率进行设计。 ◆ 光管扰流子预热器使用光管作为换热元件，在光管内插入扰流子使气体在管内加剧紊流破坏流体边界层,并增大了流体在管内流过的路程,可使管内hi增大数倍。扰流子是一种构造简单强化传热效能高而阻力较小的管内插入物，其形状见图1。 ◆ 翅片管扰流子空气预热器使用翅片管作为换热元件，即在光管外绕钢翅片，增加管外的传热面积，强化管外传热，其管内同样装有扰流子以强化管内传热。 ◆ 翅片管扰流子空气预热器的翅片管一般同管板焊为一整体, 为不可折结构。 ◆ 光管扰流子预热器的光管可与管板焊为一整体，也可不焊而做成可单管拆卸结构, 单管更换比较方便。 扰流子空气预热器的管子排列一般应采用错列式，但为了降低预热器阻力，也有采用顺列式的。扰流子空气预热器可做成单体、也可由几个单体组合成多程预热器，图2为预热器单体图。