浮头式换热器说明书课件.doc

第一章 绪 论 1．1 换热器技术概况 近年来,由于新科学技术和节约能源的发展,对被广泛应用的换热器,提高换热器的传热性能和开发新的节能型换热器,已成为换热器设计、制造方面的重要课题，我国石化行业 的换热设备以管壳式换热器为主，而且传统弓形折流板换热器占到总量的70％～80％。弓形折流板换热器固然有其优点，并在产业节能方面做出了巨大贡献 ，但在新的节能减排形势下 ，其缺点(压降大、存在大量流动死区、振动大、传热效率低等)严重限制了自身的生存和发展空间，同时也推进了强化传热理论和换热器的发 展 。强化传热理论的工程应用根据强化传热理论…，在管的两侧范围内，需要增大传热系数较小 的一侧才能有效改进总传热系数。由于无法确定所有工况下 ，需要增大管内或管外 的传热系数以得到最高的总传热系数，因此，强化传热理论在工程中的应用不是单一的模式 ，而是呈现出 3种趋势 ，即对管内、管外、管束整体的强化传热 。无论是那种类型的强化传热结构，都已经细化出许多更新类型，且其适用的工作环境和强化效果各异。因此，几十年来，换热器的开发与研究始终是人们关注的课题，国内外先后推出了一系列新型高效换热器。比如：气动喷涂翅片管换热器，焊接式板式换热器，螺旋折流板换热器，新型麻花管换热器和Titan绕丝花环换热器等。 而管壳式换热器由于应用广泛，发展也较迅速。管壳式换热器又称列管式换热器，是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。虽然它在换热效率、结构紧凑性和金属材料消耗等方面，不如其它新型换热设备，但它具有结构坚固、操作弹性大、适应性强、可靠程度高、选材范围广、处理能力大、能承受高温和高压等特点，在换热设备中始终占有约70％的主导地位。管壳式换热器是当前应用最广、理论研究和设计技术完善，运用可靠性良好的一类换热器，目前各国为改善该换热器的性能对其强化传热技术开展了大量的研究。111管壳式换热器的研究和发展主要表现在两方面：一是新型高效传热管(如螺纹管、横纹管、波纹螺旋管、缩放管、绕丝花环管、异形翅片管)等的开发和应用，以强化管程传热。二是管束支撑结构的变化，使壳程流体流动状态发生变化，主要是从横向流变成纵向流和螺旋流，以提高传热效率和降低壳程阻力。管柬支撑是管壳式换热器中的扰流元件，直接影响壳程的流体流动和传热性能，是提高壳程传热系数的关键部件，因此大多致壳侧强化换热研究都侧重于壳侧支撑结构的改进和创新，从最初的折流板，到20世纪70年代出现的折流杆，以及后来开发出的整圆形孔板、空心环、螺旋折流板及管子自支撑等一系列新型壳侧支撑结构，都在围绕着壳侧强化换热这一课题进行，而且还在继续。 折流板支撑传统的管壳式换热器多采用弓形折流板支撑管柬，是目前使用范围较广的一种壳侧支撑结构，其特点足使流体横掠管柬以提高壳侧换热系数，这种结构应用时间长、技术也比较成熟，但是这种支撑结构和流体流动方式将使流动阻力增加，并伴随有流体诱导振动发生，导致换热管磨损甚至断裂，同时壳侧流动存在冲刷不充分的流动死区，造成换热系数下降，容易结垢等问题。针对上述缺陷，各国学者开发出了圆盘形、多弓形等折流板结构形式，在一定程度上改善了．单弓形折流扳的缺陷．而折流杆支撑(见图1) 折流杆换热器壳体内的折流元件由一系列细小的折流杆组成，杆两端焊于环嘲上．相互平行的折流杆和折流嘲统称为折流栅，折流栅以一定的问距、一定的排列方式布置在壳体内．折流杆换热器的特点是使流体由横掠管束改为纵掠管柬，由于折流杆对流体的扰动作用，流体流过折流杆后产生的漩涡脱落，以及流过折流l捌时的文丘里效应，以及在后面产生的漩涡尾流，大大提高了传热系数。另外，换热管与折流杆之问为点接触或线接触，接触面积小，传热面积充分．消除了”传热死区”．由于改横向流为纵向流，流动阻力大为减小．壳程压降很小，其缺点足折流栅和折流笼的制造和安装比较麻烦，而且只有在大流量及高流速的场合才能体现其优良的性能。折流栅的抗震性能与折流杆的刚性有关，当换热器壳径较大时，为确保折流杆具有足够的刚性同时不影响换热器的布置。胡明辅等提出了用“扁钢支撑条”代替“折流圆杆”的新型抗震折流栅。早期的折流杆换热器都采用正方形排列，因而不管是圆杆还是扁钢条都是直线形，为了采用布管数较多的三角形排列，学者们开发出了波浪形圆杆或扁钢条组成的折流栅。 换热器按用途分为无相变传热的换热器和有相变传热的冷凝器和重沸器。由于工厂生产中所用换热器的目的和要求各不相同，换热器设备的类型也多种多样。换热器设备的传热方式划分主要有直接接触式、蓄热式和间壁式三类。虽然直接接触式和蓄热式设备具有结构简单、制造容易等特点，但由于在换热过程中，有高温流体和低温流体相互混合或部分混合，使其在应用上受到限制。因此工业上所用换热设备以间壁式换热器居多。