哈爾濱列管式換熱器售后保障

在石化和化工制藥設備的換熱器系統(tǒng)中,管殼式換熱器以其結構堅固、可靠性高、適應性強等優(yōu)點在化工生產和使用中一直占主導地位,被廣泛使用在精餾塔的塔頂冷凝器、冷卻器和塔底再沸器等。在管殼式換熱器的設計和使用中,積極考慮強化傳熱的新技術、新工藝,以提高能源利用率、減少金屬材料的消耗,對推進石油化工制藥行業(yè)的節(jié)能減排工作有著重要意義。

為了研究縱向多螺旋流管殼式換熱器殼程流體湍流流動與換熱的工作機理,文中利用FLUENT軟件,在殼程?流體流速設定值不斷改變的情況下,對縱向多螺旋流管殼式換熱器殼程湍流流動與換熱進行了三維數(shù)值模擬。得?到了多螺旋流管殼式換熱器在不同的殼程流體流速下的溫度場、速度場、質點跡線圖、殼程傳熱膜系數(shù)分布圖等。?根據模擬得到的結果,從多個方面對縱向多螺旋流管殼式換熱器殼程湍流流動與強化傳熱進行了探討。模擬結果?與實驗結果進行了比較,二者誤差約在±11%以內,吻合良好。

?????應用計算流體力學模擬管殼式換熱器無相變殼程流場,早是在1974年提出,但由于當時受到計算機與計算流體力學條件的限制,研究進展?緩慢[1]。20世紀80年代以來,換熱器數(shù)值模擬研究才有了較快的開展。對于國內外換熱器數(shù)值模?擬研究,采用二維研究的較多[2]。三維研究方面,?國內外學者也做了很多工作,特別是對復雜結構?的管殼式換熱器換熱性能數(shù)值模擬研究,國外較多學者采用復雜結構的換熱管或者管程內插物來模擬研究其對流體流動與換熱的影響,例如:螺旋?槽管、波紋管、內插螺旋紐帶等。然而,國外和國?內的學者很少有人用數(shù)值模擬的方法去研究插入?物插入管殼式換熱器殼程而不是管程時其對換熱器綜合換熱性能的影響。

1.不同換熱器管束支撐方案

????管殼式換熱器中的折流板同時起著支撐管束和?約束殼側流體介質的流動通道的作用。初的折流?板形式為弓形,后來又衍生出其他類型。

????1.?1弓形折流板換熱器

????流體在弓形折流板換熱器殼側的流動是沿反復曲折通道前行的,流動方向的周期性變化可以反復以橫掠的姿態(tài)沖刷管束,提高流速,增大殼側的換熱系數(shù)[3]。弓形折流板換熱器殼側的流動狀況如圖1所示。

????由于弓型折流板結構簡單,制造、安裝比較容易,因而應用普遍,但也存在一些弊端,如有流動?死區(qū),沿程壓降較大,容易積垢。由于在弓形折流板窗口處管束的支撐距離是中部管束的兩倍,該區(qū)域?流體在完成180度轉向過程中對管束產生更多的擾動力,在較高的質量流速下易誘導換熱管的振動,從而成為換熱管破壞的主要原因,縮短了換熱器的使用壽命[4]。
管殼式換熱器由殼體、傳熱管束、管板、折流板（擋板）和管箱等部件組成。殼體多為圓筒形，內部裝有管束，管束兩端固定在管板上。進行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內流動，稱為管程流體；另一種在管外流動，稱為殼程流體。為提高管外流體的傳熱分系數(shù)，通常在殼體內安裝若干擋板。擋板可提高殼程流體速度，迫使流體按規(guī)定路程多次橫向通過管束，增強流體湍流程度。換熱管在管板上可按等邊三角形或正方形排列。等邊三角形排列較緊湊，管外流體湍動程度高，傳熱分系數(shù)大；正方形排列則管外清洗方便，適用于易結垢的流體。
流體每通過管束一次稱為一個管程；每通過殼體一次稱為一個殼程。圖示為簡單的單殼程單管程換熱器，簡稱為1-1型換熱器。為提高管內流體速度,可在兩端管箱內設置隔板，將全部管子均分成若干組。這樣流體每次只通過部分管子，因而在管束中往返多次，這稱為多管程。同樣，為提高管外流速，也可在殼體內安裝縱向擋板，迫使流體多次通過殼體空間，稱為多殼程。多管程與多殼程可配合應用。
管殼式換熱器由于管內外流體的溫度不同，因之換熱器的殼體與管束的溫度也不同。如果兩溫度相差很大，換熱器內將產生很大熱應力，導致管子彎曲、斷裂，或從管板上拉脫。因此，當管束與殼體溫度差超過50℃時，需采取適當補償措施，以消除或減少熱應力。根據所采用的補償措施，管殼式換熱器可分為以下幾種主要類型：
①固定管板式換熱器管束兩端的管板與殼體聯(lián)成一體，結構簡單,但只適用于冷熱流體溫度差不大,且殼程不需機械清洗時的換熱操作。當溫度差稍大而殼程壓力又不太高時，可在殼體上安裝有彈性的補償圈，以減小熱應力。
②浮頭式換熱器管束一端的管板可自由浮動，完全消除了熱應力;且整個管束可從殼體中抽出,便于機械清洗和檢修。浮頭式換熱器的應用較廣，但結構比較復雜，造價較高。
③?U型管式換熱器?每根換熱管皆彎成U形，兩端分別固定在同一管板上下兩區(qū)，借助于管箱內的隔板分成進出口兩室。此種換熱器完全消除了熱應力，結構比浮頭式簡單，但管程不易清洗。
④渦流熱膜換熱器渦流熱膜換熱器采用新的渦流熱膜傳熱技術，通過改變流體運動狀態(tài)來增加傳熱效果，當介質經過渦流管表面時，強力沖刷管子表面，從而提高換熱效率。高可達10000W/m2℃。同時這種結構實現(xiàn)了耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防結垢功能。其它類型的換熱器的流體通道為固定方向流形式，在換熱管表面形成繞流，對流換熱系數(shù)降低。
管殼式換熱器由殼體、傳熱管束、管板、折流板（擋板）和管箱等部件組成。殼體多為圓筒形，內部裝有管束，管束兩端固定在管板上。進行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內流動，稱為管程流體；另一種在管外流動，稱為殼程流體。為提高管外流體的傳熱分系數(shù)，通常在殼體內安裝若干擋板。擋板可提高殼程流體速度，迫使流體按規(guī)定路程多次橫向通過管束，增強流體湍流程度。換熱管在管板上可按等邊三角形或正方形排列。等邊三角形排列較緊湊，管外流體湍動程度高，傳熱分系數(shù)大；正方形排列則管外清洗方便，適用于易結垢的流體。
流體每通過管束一次稱為一個管程；每通過殼體一次稱為一個殼程。圖示為簡單的單殼程單管程換熱器，簡稱為1-1型換熱器。為提高管內流體速度,可在兩端管箱內設置隔板，將全部管子均分成若干組。這樣流體每次只通過部分管子，因而在管束中往返多次，這稱為多管程。同樣，為提高管外流速，也可在殼體內安裝縱向擋板，迫使流體多次通過殼體空間，稱為多殼程。多管程與多殼程可配合應用。

管殼式換熱器由于管內外流體的溫度不同，因之換熱器的殼體與管束的溫度也不同。如果兩溫度相差很大，換熱器內將產生很大熱應力，導致管子彎曲、斷裂，或從管板上拉脫。因此，當管束與殼體溫度差超過50℃時，需采取適當補償措施，以消除或減少熱應力。根據所采用的補償措施，管殼式換熱器可分為以下幾種主要類型：
①固定管板式換熱器管束兩端的管板與殼體聯(lián)成一體，結構簡單,但只適用于冷熱流體溫度差不大,且殼程不需機械清洗時的換熱操作。當溫度差稍大而殼程壓力又不太高時，可在殼體上安裝有彈性的補償圈，以減小熱應力。
②浮頭式換熱器管束一端的管板可自由浮動，完全消除了熱應力;且整個管束可從殼體中抽出,便于機械清洗和檢修。浮頭式換熱器的應用較廣，但結構比較復雜，造價較高。
③?U型管式換熱器?每根換熱管皆彎成U形，兩端分別固定在同一管板上下兩區(qū)，借助于管箱內的隔板分成進出口兩室。此種換熱器完全消除了熱應力，結構比浮頭式簡單，但管程不易清洗。
④渦流熱膜換熱器渦流熱膜換熱器采用新的渦流熱膜傳熱技術，通過改變流體運動狀態(tài)來增加傳熱效果，當介質經過渦流管表面時，強力沖刷管子表面，從而提高換熱效率。高可達10000W/m2℃。同時這種結構實現(xiàn)了耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防結垢功能。其它類型的換熱器的流體通道為固定方向流形式，在換熱管表面形成繞流，對流換熱系數(shù)降低。