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防止循环式电加热器损坏的七种方式 戚洪明 华能无锡电热器材有限公司 前言 • 在过程加热中循环式电加热器的采用越来越普遍,事实上, 由于电加热器成本低、控温精度高以及维护费用低等特点, 在炼油厂、石化和油气开发中越来越多地采用循环式电加 热器来代替传统的管壳换热器。 • 但目前,关于循环式电加热器设计方面的资料很少，大量 的资料仍着眼于管壳热交换器，下面介绍的七种方法有助 于你有效地选择和操作好循环式电加热器。 第一:选择正确的功率密度和加热管温度 • 热流密度是功率密度的通俗说法，对于循环式电加热器来 2 2 说，低功率密度通常是指小于2.3W/cm (15W/in )，平均功率 2 2 2 2 密度一般指从3.56W/cm —4.65W/cm (23W/in —30W/in )， 2 2 2 2 高功率密度是指6.2W/cm -9.3W/cm (40W/in —60W/in )或更 高。然而这些功率密度仅是一种指导性地选择，正确和合理 的功率密度的选择必须考虑如下因素: • 1、介质的流速 • 2、进口温度 • 3、出口温度 • 4、进口温度和压力下的物理特性 • 5、出口温度和压力下的物理特性 • 6、出口电热管表面温度和出口压力下物理特性 • 国外有些循环式电加热器的制造商采用过程模拟器决定物 理特性来进行设计，然而合理的循环式加热器的设计需要 一整套反复计算直到电热管表面温度覆盖在所选择的功率 密度之内。 • 上图显示在不同的功率密度下，流速增加电热管表面温度 降低的曲线，然而流速的降低将引起压力降的增加。流速 与传热系数又有着直接的关系:通常流速越高，传热系数 也增加。上图我们可以看到SCR控制的曲线，功率密度与 热负载线性调节。图中仅是考虑对流传热的情况，无考虑 传导传热和辐射传热，然而在低温情况下，这两种情况影 0 响非常小。在高温场合，例如温度超过427 ℃(800 F)时， 辐射热必须考虑。 二、运用折流板来降低电热管表面温度，但必须 避免死区 • 如果循环式电加热器电热管表面温度太高，可以采用折流 板来减少电热管表皮温度，但要注意折流板的增加将引起 压力降的增加。折流板设计可设计成弓形或与电热元件径 向结构，弓形折流板一般设计成25%缺口率，折流板迫使 流体横掠电热管，靠此方法换热系数可以增加4倍。折流 板一般设计为使流体处于湍流状态，如果不是湍流状态， 在折流板后面可能产生死区。 • 径向折流板是在电热管束方向上放置的折流板，增加了沿 着电热管方向上的流速，靠此传热系数增加2倍。由于径 向折流板不象弓形折流板会产生死区，它适合于各种不同 介质。 横掠管束流动，管的排列分直列和错列。 错列时流体在管间交替收缩和扩张的弯曲通道中流动，比直 列时在管间走廊通道的流动扰动更为强烈，故错列比直列传 热要快，但错列的流动阻力较大，清洗不如直列容易。 三、如果应用在两相状态，应设计成膜状沸腾 • 在一些应用中,循环式电加热器也经常应用在从液体加热 到气体(即汽化的应用场合),在这种应用场合存在着许多不 同的流程状态,这种状态下,对加热器的结构设计尤为重要, 因为在这种状态下,膜状沸腾的传热非常差,膜状沸腾就类 似于把一滴水滴进很热的坩埚中,由于水与坩埚的接触面 的迅速汽化,使的水滴在坩埚中进行滚动,最终到水滴的消 失. • 在所有的沸腾状态下,膜状沸腾的传热系数是最低的,因此 循环式电加热器的在膜状沸腾的场合结构必须设计好，这 可以通过计算流体的质量(气体百分比)和运用电热元件的