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各种换热器的原理特点及适用范围介绍

一、T型翅片管

一、原理及特点

1、原理

T型翅片管是由光管经过滚轧加工成型的一种高效换热管。其结构特

点是在管外表面形成一系列螺旋环状T型隧道。管外介质受热时在隧

道中形成一系列的气泡核，由于在隧道腔内处于四周受热状态，气泡

核迅速膨大充满内腔，持续受热使气泡内压力快速增大，促使气泡从

管表面细缝中急速喷出。气泡喷出时带有较大的冲刷力量，并产生一

定的局部负压，使周围较低温度液体涌入T型隧道，形成持续不断的

沸腾。这种沸腾方式在单位时间内，单位表面积上带走的热量远远大

于光管，因而这种管型具有较高的沸腾传热能力。

2、特点

⑴传热效果好。在R113工质中T管的沸腾给热系数比光管高1.6-3.3

倍。

⑵常规的光管换热器，只有当热介质的温度高于冷介质的沸点或泡点

12℃-15℃时，冷介质才会起泡沸腾。而T型翅片管换热器只需2℃-4℃

的温差，冷介质就可沸腾，且鼓泡细密、连续、快速，形成了与光管

相比的独特优势。

⑶以氟利昂11为介质的单管实验表明，T型管沸腾给热系数可达光

管的10倍；以液氨为介质的小管束实验结果，总传热系数为光管的

2.2倍；C3、C4烃类分离塔的再沸器工业标定表明，低负荷时，T

型管总传热系数比光滑管高50%，大负荷时高99%。

⑷较铝多孔表面传热管的价格便宜。

⑸由于隧道内部的气液扰动非常激烈以及气体沿T缝高速喷出，因而

无论是T型槽内部还是管外表面，都不易结垢，这一点保证了设备

能长期使用而传热效果不会受到结垢的影响。

二、应用场合

只要壳侧介质比较干净、无固体颗粒、无胶质，均可采用T型翅片管

作换热元件，形成T型翅片管式高效换热器，以提高壳侧沸腾传热效

果。

二、低螺纹翅片管

一、原理及特点

1、原理

低螺纹翅片管是普通换热管经轧制在其外表面形成螺纹翅片的一种

高效换热管型，其结构如图所示：

这种管型的强化作用是在管外。对介质的强化作用一方面体现在螺纹

翅片增加了换热面积；另一方面是由于壳程介质流经螺纹管表面时，

表面螺纹翅片对层流边层产生分割作用，减薄了边界层的厚度。而且

表面形成的湍流也较光管强，进一步减薄边界层厚度。综合作用的结

果，使该管型具有较高的换热能力。当这种管型用于蒸发时，可以增

加单位表面上气泡形成的数量，提高沸腾传热能力；当用于冷凝时，

螺纹翅片十分有利于管下端冷凝液的滴落，使液膜减薄，热阻减少，

提高冷凝传热效率。

2、特点

⑴加工成本较低；

⑵适用面广。对壳程介质的蒸发、冷凝、气态流传热、液态流传热均

有强化作用；

二、适用场合

只要壳侧介质比较干净、无腐蚀、不结垢，均可采用低螺纹翅片管作

换热元件，形成低螺纹翅片管式高效换热器。

三、空心环支撑菱形翅片管

一、技术原理及特点

⑴原理

空心环支撑菱形翅片管换热器是以菱形翅片管为传热元件，折流板采

用空心环式支撑结构形成的一种新型高效换热器。该换热器的菱形翅

片管为带有周向非连续三维翅片的高效传热管，其传热强化性能优于

带周向连续翅片的螺纹翅片管。当用于冷凝强化传热时，由于其三维

翅片的特殊结构造成翅片表面液膜的表面张力分布不均—根部大，顶

部小，液膜被拉向根部，使三维翅片表面的液膜厚度大幅度的减薄，

热阻减小，使汽态介质和管外壁的换热能力增强，从而提高换热效果。

当用于对流传热强化时，由于其翅片的非连续性，可对流体传热边界

层产生周期性的破坏，使翅片表面传热边界层厚度有效减薄，降低边

界滞留底层的传热阻力，提高换热效果。另外，该换热器的折流板可

采用空心环作为支撑元件。空心环管支撑方式将支撑板的管桥变成壳

程介质的流通通道，变普通的横向折流为纵向流，这种流动方式流体

的形体阻力非常小，可使绝大部分流体的压降作用在强化传热管的粗

糙传热界面上，用于促进界面上的对流传热，可充分发挥强化管的传

热强化作用，及有效地避免了各类壳程支撑物对流体形体阻力的不利

影响，在低流阻条件下获得高的传热性能。

⑵特点

1、较光滑管比，其表面膜传热系数或对流膜传热系数提高1-3倍；

2、用空心环作为支撑，可大大降低壳程的流阻；

3、造价一般不超过完成同样热负荷的光管换热器。尤其在扩产改造

中，往往只须更换管束便可满足处理量增加20-30%的新工况，设备

基础、配管均无须改动。

4、消除了横向折流的死区，减少积垢，提高了使用寿命；

5、壳程介质纵向流动，减少了管子振动，有效地降低了因