高效節能換熱技術概述

任海濤　魏紅立（河北保定太行集團有限責任公司，河北 保定　071000）

高效節能換熱技術概述

任海濤魏紅立（河北保定太行集團有限責任公司，河北 保定071000）

本文簡要介紹了幾種常見管殼式熱交換器換熱管強化傳熱技術，技術層面上介紹了各自的優劣以及適用場合。

熱交換器；節能減排；強化傳熱

在國家政策推行節能減排的大形勢下，國內石油化工、醫藥領域諸多的熱交換設備逐漸采用高能效低成本的先進技術。傳統的熱交換器弓形折流板以及光管換熱管結構注定了其效率低下成本較高的弊病。國內外紛紛把目光投向高效的換熱技術以及傳統熱交換設備強化傳熱技術。

熱交換設備強化傳熱過程是力求使熱交換設備在一定的時間和傳熱面積內完成的熱傳遞更多。強化傳熱技術是使熱交換設備最大限度的提高傳熱效率的一種技術，這樣能夠更大限度的提高傳熱過程的傳熱效率。在特定條件下提高傳熱面積、提高傳熱系數、提高平均溫差是提高傳熱效率的最終途徑。對管殼式熱交換器換熱管普通光管進行深加工得到不同形式的異形管。較光管來說，異形管或是增大傳熱面積，或是提高傳熱系數，管內插件夠提高平均溫差。在不同場合恰當選擇使用異形管能夠極大的提高傳熱效率。

1　異形管——波紋管

波紋管按波形分為：波鼓形波紋管、梯形波紋管、縮放管和波節管。流體在經過波紋管時，在波峰處流速降低，靜壓增加，在波谷處流速增加，靜壓降低。流體在管內流動反復的壓力波動會使流體產生劇烈的湍流效果，提高雷諾系數，干擾減薄流體的邊界層。波節的存在有助于提高管內流體的湍流效果，進而提高波紋管的傳熱效果，但波紋管會降低管內流體的流動性能。高雷諾數情況下波節管與光管的換熱效果比較接近；低雷諾數的情況下，因波節管會提高管內流體的湍流效果，傳熱效率會比使用光管效果更好。

2　異形管——螺旋槽紋管

通過擠壓光管管壁加工制作成螺旋槽紋管，槽紋紋路有單頭和多頭之分。螺旋槽紋管對管內流體的擾動使得流體成大體螺旋式流動，并在槽紋處造成流體小范圍的二次流動，消除分離邊界層，提高傳熱效率2～4倍。螺旋槽紋管對管內管外流體具有雙面強化傳熱的作用，適用于對流、沸騰和冷凝等工況。

3　異形管——翅片管

通過在換熱管表面添加各種形式翅片，增大換熱面積，對流體造成極大的擾動，從而提高傳熱效率。選用翅片管為傳熱元件，多使用在高溫煙氣的工況下，如余熱鍋爐用翅片管使用在高溫高壓且具腐蝕性的惡劣環境。這就要求翅片管應具有很高的的性能指標：1防腐性能、2耐磨性能、3低接觸熱阻、4高穩定性、5防積灰能力等。

4　異形管——螺旋扁管

螺旋扁管由圓管加工制成，其截面形狀為扁圓或者橢圓形，流體在管內流通呈現螺旋狀提高了湍流程度。實驗研究結果表明：在雷諾數低的螺旋扁管的強化傳熱效果比光管提高2～3倍，隨雷諾數的增大，其強化效果有所減小，但仍可達50%

5　異形管——表面多孔管

使用燒結、火焰噴涂、電鍍及機械加工的方式形成的多孔表面能夠極大地強化沸騰傳熱，提高傳熱效率，從而能夠減少熱交換面積，減少傳熱的不可逆損失。其多空表面還具有良好的阻垢性能。

6　異形管——針翅管

針翅管表面針狀結構既擴大了傳熱面，又能對流體造成很大擾動，增強了邊界層與主流的混合，在對壓降影響微弱的情況下極大的強化了傳熱效率，針翅管的表面針狀結構可以與相鄰針翅管針狀結構相互支持，從而可以代替支撐板或者支撐桿材料，針翅管普通應用在油品熱交換器以及很多低傳熱膜系數、高粘度介質以及含塵高溫煙氣的熱交換設備中。

7　管內插件

通過在管內插入紐帶、螺旋線圈、螺旋片等插入件能夠有效促進管內流體湍流，提高傳熱系數，并且能夠有效降低熱交換器壁溫，管內外溫差，從而強化傳熱。

8　結語

結合管程強化傳熱技術的進步，更多的強化傳熱技術手段逐漸被應用在更多的現實工程設備中，在各行業熱交換設備上，強化傳熱技術將發揮其強大的優勢。強化傳熱管極大地提高了熱交換器的傳熱性能，減小了熱交換器所需的傳熱溫差和壓降損失，提高了能源利用率，簡化緊湊了設備結構，減少了設備材料成本，結合國家推行的各種節能減排政策措施，強化傳熱技術已經被國家、被企業重視，進而與實際應用相結合，實現其巨大的經濟效益。

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