换热器壳程强化传热.ppt

壳程强化传热法——改变挡板或支承结构 壳程强化传热法——改变挡板或支承结构 1、壳程流体流动由横向流变为纵向流或螺旋流的同时，流阻降低，流动压降减小，传热面积得到充分利用，因为壳程综合传热性能明显提高； 2、抗震性能和抗结垢性能显著提高，使设备的使用寿命延长，维护费用降低； 3、支承结构简单化使制造更方便，并节约了材料和设备投资。 支承结构的发展特点： 壳程强化传热法——改变挡板或支承结构 纵流壳程换热器 按折流板或支承板分类： 螺旋状折流板换热器 折流杆换热器 空心环式换热器 扭曲管换热器 整圆形支承板换热器 其它 螺旋折流板换热器 螺旋折流板换热器是必威体育精装版发展起来的一种管壳式换热器，是由美国ABB公司提出的。与常规折流板相互平行布置方式不同，它的折流板相互形成一种特殊的螺旋形结构，每个折流板与壳程流体的流动方向成一定的角度，使壳程流体做螺旋运动，能减少管板与壳体之间易结垢的死角，从而提高了换热效率。在气—水换热的情况下，传递相同热量时，该换热器可减少30％~40％的传热面积，节省材料20％~30％。此换热器尤适宜于处理含固体颗粒、粉尘和泥沙等流体，如用于氮肥厂的造气工艺过程。 纵流壳程换热器 将1/4圆周的扇形折流板片，按规定的螺旋升角沿周向转角排列，最终在轴向形成一个螺旋框架。 减少流动阻力、提高流速、减少死区、强化传热。 纵流壳程换热器 20世纪70年代初，美国菲利浦公司为了解决天然气流动振动问题，而将管壳式换热器中的折流板改成杆式支撑结构，开发出了折流杆换热器。研究表明，这种换热器不但能防振，而且还提高了传热系数。此种换热器广泛应用于单相沸腾和冷凝的各种工况。其总传热系数比普通折流板换热器提高40~60%，且抗振性能好。 把折流杆支撑结构与螺旋槽管、横纹槽管、底翅片管、T形翅片管等强化传热管组合，形成复合强化传热技术。 折流杆换热器是目前应用最广的新型管壳式换热器。 折流杆式换热器 纵流壳程换热器 纵流壳程换热器 空心环式换热器 空心环管壳式换热器是华南理工大学于20世纪90年代发明的一种新型管壳式换热器。空心环是由直径较小的钢管截成短节，均匀地分布于换热管管间的同一截面上，呈线性接触，在紧固装置螺栓力的作用下，使管束相对紧密固定。长沙化机厂设计制造的横纹管空心环管壳式换热器用横纹管作为传热管，空心环作为支撑形式，已成功地应用于小型氮肥厂。据报道，在相同条件下，其传热面积虽比单弓形支承可减少35％，传热速率则可增加38％，泵功率可减少75％。 纵流壳程换热器 纵流壳程换热器 扭曲管换热器 管程、壳程同时强化传热，抗振性能好。 更适合流速底、粘度大的流体。 纵流壳程换热器 纵流壳程换热器——壳程流阻计算 Phillips石油公司的设计方法 包括两部分： 无折流时纵流产生的压降—— 单独由折流引起的压降—— 郑州大学热能工程研究中心的设计方法 华南理工大学的设计方法 分层流和湍流情况。 华中科技大学的设计方法 与Phillips公司的类似。 纵流壳程换热器——壳程传热计算 Phillips石油公司的设计方法 层流流动计算关联式 湍流流动计算关联式 郑州大学热能工程研究中心的设计方法 华南理工大学的设计方法 华中科技大学的设计方法 Re3600和Re3600两种情况 将影响因素归纳成几个无因次数群，推导包含影响因素的关联式。 层流流动计算关联式 湍流流动计算关联式 1. 根据工艺任务，计算热负荷； 2. 计算?tm，先按单壳程多管程的计算，如果?0.8，应增加壳程数； 3. 依据经验选取K，估算S； 4. 确定冷热流体流经管程或壳程，选定u，由u和V估算单管程的管子根数，由管子根数和估算的S，估算管子长度，再由系列标准选适当型号的换热器； 5. 分别计算管程和壳程的?，确定垢阻，求出K，并与估算的K进行比较。如果相差较多，应重新估算； 6. 根据计算的K和?tm，计算S，并与选定的换热器S相比，应有10%-25%的裕量。 纵流壳程换热器——设计 (1) 流体流经管程或壳程的选择 管程：不清洁或易结垢、腐蚀性、有毒的、压力高的流体、高温 　　　加热剂和低温冷却剂 壳程：饱和蒸汽、需要冷却、粘度大或流量小的流体 (2) 流体u u选择是经济上权衡的问题，但要避免层流流动 。 u????　K?，在同Q、?tm下S?，节省设备费； u??Hf? ? ，操作费用增加； 选用换热器中的有关问题： (3) 换热器中管子的规格和排列方式 纵流壳程换热器——设计 总结 壳程强化传热方法 传统折流板换热器存在问题 新型管束支承板的发展 纵流壳程换热器类型及设计方法 壳程强化传热的主要途径包括哪两种？ 新型管束支承板有哪几种？ 常用的纵流壳程