管殼式換熱器的強化傳熱技術(shù)分析

鄭世龍（大連凱特利催化工程技術(shù)有限公司， 遼寧 大連 116085）

管殼式換熱器的強化傳熱技術(shù)分析

鄭世龍（大連凱特利催化工程技術(shù)有限公司， 遼寧 大連 116085）

伴隨著工業(yè)的發(fā)展，人們對換熱器的功能要求也越來越多，例如換熱流程完善、換熱速度提升、提高資源的利用率、使生產(chǎn)成果最大化。在這當中管殼式換熱器構(gòu)造相對簡單、使用便捷，現(xiàn)階段被化工、石油、冶金、航空這些專業(yè)領(lǐng)域所青睞。下面文章就來探究一下最近時間管殼式換熱器技術(shù)的進展情況：

管殼式換熱器；強化傳熱技術(shù)；分析

管殼式換熱器還有一個別稱，叫做“列管式換熱器”，它的原理是靠封閉在殼體中管束壁面來完成傳熱的轉(zhuǎn)換效果，被發(fā)明后在工業(yè)領(lǐng)域大受歡迎。即使管殼式換熱器有構(gòu)造緊湊構(gòu)成原料耗費多這些缺陷，但是管殼式散熱器的適應(yīng)環(huán)境能力很強、安全穩(wěn)定構(gòu)造結(jié)實牢固、可使用的原材料種類繁多，所以它依然是換熱裝備中重要的組成部分。此外，管殼式換熱器自身擁有可靠的科學(xué)原理和完善的發(fā)展規(guī)劃，在傳熱學(xué)這一研究領(lǐng)域，它的地位不可撼動，需要細心鉆研。

1　管殼式換熱器強化傳熱技術(shù)的必要性

由于國內(nèi)工業(yè)水平的漸漸提升，換熱設(shè)備也在更為廣泛的領(lǐng)域被使用起來。自“十二五”以來，提倡節(jié)約能源，減少排放量，優(yōu)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，及時處理耗能大、低效率的產(chǎn)業(yè)趨勢，推動了換熱器的優(yōu)化提升。

就當前情況來講，國內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域中對于換熱器的種類大多數(shù)采用的是管殼式散熱器，比例多到七成左右，然而弓形折流板換熱器在這七成范圍內(nèi)又占了七成之上的份額，在原始的節(jié)能生產(chǎn)中有著舉足輕重的位置。但是目前在節(jié)約能源，減少碳的排放量這種大環(huán)境下，原來的管殼散熱器越來越不符合要求，傳熱的速度緩慢就是一個致命的技術(shù)弊端；從根本上來講，轉(zhuǎn)換熱的速度越快就越符合節(jié)約能源的理念，達到預(yù)期目的也就越容易。所以，我們需要把管殼式換熱器強化傳熱技術(shù)這一項研究提上日程。

2　換熱器傳熱強化的作用

換熱器換熱速度的提升想法很簡單，讓換熱器的單位轉(zhuǎn)換效率提高就是我們的初衷。我們要滿足現(xiàn)實的設(shè)備要求運送熱能的效果，在這種基礎(chǔ)上盡可能地把熱量的傳導(dǎo)加快速度，好達到預(yù)期的效果，使熱量傳導(dǎo)的效率提升起來。并且不能超出裝備的容量允許范圍，把內(nèi)部的構(gòu)造縮小，減少材料的損耗實現(xiàn)低成本的設(shè)想。

3　管程強化傳熱分析

（1）螺旋槽管 螺旋槽管就是指利用專用的軋管這一裝備，在圓管外表面事先做好螺旋的凹槽，要求是通長的進行，管的里面也要形成螺旋的形狀并且要保持凸起的狀態(tài)。我們可以設(shè)想一下管內(nèi)需要通過的物體是液態(tài)，那么管內(nèi)物體的流動效果必然會受到管里面螺旋紋絡(luò)的阻礙，流動所產(chǎn)生的形狀也會發(fā)生變化，形成外面薄里面是螺旋的形狀，讓換熱效率有真的提升。

（2）波紋管 波紋管的類型是屬于強化管的范疇，波紋管具體是指在生產(chǎn)這類型的管子時，讓管子的內(nèi)部有波紋產(chǎn)生，并且要求這些波紋是連續(xù)不間斷的。如果把波紋管縱向的剖開，所看到的形狀是波形，并且圓弧畫面的大小也不一樣。還有，波紋管內(nèi)流動的物體是液態(tài)，流動時的狀態(tài)難以控制，流動的程度較強滿足了傳熱提升的目的。

（3）內(nèi)插物管 內(nèi)插物管這種方法有一定的局限性，管內(nèi)的流體要先形成漩渦才能進行管內(nèi)插入物質(zhì)，讓流體之間可以加快混合狀態(tài)，滿足管內(nèi)流體的流動速度一致、每一部分的溫度相同無溫差，提升傳熱的效果。還有，如果內(nèi)插物管能處在流體粘稠和低雷諾數(shù)的環(huán)境里，傳熱的速度會更快。管內(nèi)的插入物來源廣泛，使用最為頻繁的是螺旋片、螺旋線和扭帶這三種。經(jīng)過實驗室的實驗研究表明，管內(nèi)的介質(zhì)滿足層流換熱時，用扭帶這種管內(nèi)插入物的傳熱效果可以翻倍。

4　殼程強化傳熱分析

（1）折流桿換熱器 折流桿換熱器的原理通過把殼程折流板向成折流桿方向轉(zhuǎn)變，并要求加以固定好。還有，我們可以把換熱管的各個不同方向都固定好，再加上介質(zhì)流動帶來的作用力，管內(nèi)會發(fā)生震動的機會就大大減少。在二十世紀五十年代，有人率先把管殼式換熱器的構(gòu)造進行了完善創(chuàng)新，減少了原先存在的技術(shù)弊端，創(chuàng)新出了殼程這一新的介質(zhì)，也就是我們現(xiàn)如今所說的折流桿式換熱器，可以滿足里面介質(zhì)縱向流動。被應(yīng)用到產(chǎn)品中使用可以發(fā)現(xiàn)，與弓形折流板換熱器作比較，傳熱性能有了很大的強化提高。近來，還有人試驗把圓形的鋼條換成扁形鋼條或者是波形的扁鋼等，試驗的結(jié)果是振奮人心的，但這種效果在介質(zhì)流動大的環(huán)境下才會理想。

（2）螺旋折流板換熱器 螺旋折流板換熱器采用多個25%份額的扇形板構(gòu)成，變成形狀是螺旋的折流板，最后的殼程介質(zhì)達到以螺旋的形狀工作就滿足要求了。這種做法降低了介質(zhì)返混流動的可能，也降低了死區(qū)的產(chǎn)生，此外流動的介質(zhì)與換熱管也會因為離心力和管壁分離開來，出現(xiàn)尾流現(xiàn)象，也是管道的邊界絕對的分層，使傳熱的能力有了很大的提升。如果可以確保介質(zhì)的流量一樣，最大的壓降會大幅度下降。并且，因為壓降低的原因介質(zhì)的流動的速度會增大，雷諾數(shù)也會增加，最終達到傳熱能力提高的目的。

（3）曲面弓形折流板換熱器 目前，管殼式散熱器又問世了新的產(chǎn)品---曲面弓形折流板換熱器，顧名思義它的表面形狀是圓弧。還有，每個折流板的外曲面是凸的形狀，并且它的外壁要和殼程流體的進口位置相對應(yīng)，這樣的作用是確保介質(zhì)流動更加暢通，減少摩擦阻礙，最后殼程介質(zhì)的流動速度自然會有所提升，各種流動死區(qū)和傳熱死區(qū)也會逐漸消失。如果和弓形折流板換熱器作比較，它的傳熱性能也會有進一步的提升。

5　結(jié)語

結(jié)合上文可知，管殼式換熱器傳熱效果的增強在未來經(jīng)濟發(fā)展中不容忽視，并且適應(yīng)了國家節(jié)約能源、減少碳排放的政策。經(jīng)過一系列技術(shù)改良創(chuàng)新，實現(xiàn)管殼式換熱器傳熱性能的提升在未來有更為廣闊的發(fā)展前景。

［1］劉雪梅，崔永志，陳軍.管殼式換熱器的強化傳熱技術(shù)及展望［J］.紡織機械，2012，01：16-20.