軸向導熱對換熱管及殼程圓筒壁溫影響的理論分析與數值模擬

聶毅強

(中國石化工程建設有限公司,北京100101)

管殼式換熱器換熱管內軸向導熱和殼程圓筒內導熱在傳熱過程中普遍存在,由于對傳熱影響較小,在傳熱研究和設計中,一般較少考慮.但在一些特殊情況下,如反應器飛溫、反應氣“前燒”或“尾燒”以及反應產物快速降溫,一概地忽略這些熱傳導,不僅研究和設計不完整,還有可能導致較大的計算誤差.因此,有必要對這些熱傳導進行研究.

換熱管內軸向導熱會改變換熱管內部及表面溫度,因而對換熱管平均壁溫、管內及管外流體有效溫差和傳熱系數的計算產生影響;殼程圓筒內導熱也同樣會改變筒體內部及表面溫度,但更少有研究.

夏新林【1】等人研究了管外冷凝且溫度恒定時,忽略軸向導熱導致的傳熱系數計算誤差以及不同傳熱管材質對軸向導熱的影響;王瑋【2G8】等人研究了壁面軸向導熱對微細換熱管傳熱的影響;楊衛勝【9】等人研究了軸向導熱對管式固定床反應器操作的影響;陳驍【10】等人研究了管壁厚和管內徑之比對軸向導熱的影響;李隆鍵【11】等人研究了傳導面積及軸向導熱對高溫換熱設備管口區傳熱的影響.

換熱管和殼程圓筒壁溫是換熱器強度設計的關鍵參數.GB/T 151—2014?熱交換器?未考慮軸向導熱的影響.本文重點研究軸向導熱對換熱管及筒體壁溫的影響.通過理論分析,得到軸向導熱的影響因素和判定軸向導熱影響大小的公式;通過數值模擬方法,得到軸向導熱的影……