齊齊哈爾列管式換熱器安全可靠,管殼式換熱器

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(nèi)部裝有管束，管束兩端固定在管板上。進(jìn)行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)流動(dòng)，稱為管程流體；另一種在管外流動(dòng)，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(nèi)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(qiáng)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(dòng)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(jié)垢的流體。

②浮頭式換熱器管束一端的管板可自由浮動(dòng)，完全消除了熱應(yīng)力;且整個(gè)管束可從殼體中抽出,便于機(jī)械清洗和檢修。浮頭式換熱器的應(yīng)用較廣，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價(jià)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(nèi)的隔板分成進(jìn)出口兩室。此種換熱器完全消除了熱應(yīng)力，結(jié)構(gòu)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的渦流熱膜傳熱技術(shù)，通過改變流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來增加傳熱效果，當(dāng)介質(zhì)經(jīng)過渦流管表面時(shí)，強(qiáng)力沖刷管子表面，從而提高換熱效率。高可達(dá)10000W/m2℃。同時(shí)這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防結(jié)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(duì)流換熱系數(shù)降低。
換熱器中采用節(jié)能技術(shù)不僅能提高能源利用率,減少金屬材料的消耗,而且對(duì)推進(jìn)石油、化工、制藥等行業(yè)的節(jié)能減排工作有著積極意義。介紹了常用管殼式換熱器換熱管強(qiáng)化傳熱技術(shù)和殼程強(qiáng)化傳熱方法,分析了各自的原理、優(yōu)缺點(diǎn)及推薦使用場合。
殼程換熱管之間插入螺旋扭片,螺旋扭片的?插入可以有效地改變殼程流體的流動(dòng)形式,使殼?程流體產(chǎn)生多股自螺旋流的復(fù)雜流動(dòng)形態(tài)[3],有?效提高換熱管束壁面的流體速度,實(shí)現(xiàn)不同殼體?半徑處流體的充分混合,從而達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目?的。本文利用FLUENT軟件對(duì)這種新型縱向多?螺旋流管殼式換熱器的殼程湍流流動(dòng)及換熱進(jìn)?行了三維數(shù)值模擬,根據(jù)模擬結(jié)果并對(duì)這種利用?螺旋扭片強(qiáng)化換熱器殼程流體換熱的機(jī)理進(jìn)行?了有益的探討。
1　模擬模型

????模擬采用的換熱器為單管程、單殼程和螺旋扭?片結(jié)構(gòu)。換熱器以正方形布管,圖1為螺旋扭片的?Pro/e三維立體示意圖。圖2為換熱管與螺旋扭片?之間定位關(guān)系示意圖。

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????由于縱向多螺旋流管殼式換熱器的殼程結(jié)構(gòu)比?較復(fù)雜,采用四面體網(wǎng)格劃分,管程采用六面體網(wǎng)格?劃分。此模型中邊界類型有4種:進(jìn)口、出口、管壁?和殼壁[4-5]。模擬模型的數(shù)學(xué)形式建立時(shí),主要考慮?設(shè)置管程、殼程內(nèi)流體滿足控制守恒的連續(xù)性方程、?質(zhì)量方程、動(dòng)量方程以及能量方程等。因殼程流體?處于湍流狀態(tài),進(jìn)一步設(shè)置湍流k-ε模型。相關(guān)設(shè)?置完成后,進(jìn)行了迭代計(jì)算,每次迭代210次左右?時(shí),計(jì)算收斂,進(jìn)行其殘差曲線的分析。
管殼式換熱器由于管內(nèi)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(nèi)將產(chǎn)生很大熱應(yīng)力，導(dǎo)致管子彎曲、斷裂，或從管板上拉脫。因此，當(dāng)管束與殼體溫度差超過50℃時(shí)，需采取適當(dāng)補(bǔ)償措施，以消除或減少熱應(yīng)力。根據(jù)所采用的補(bǔ)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(jié)構(gòu)簡單,但只適用于冷熱流體溫度差不大,且殼程不需機(jī)械清洗時(shí)的換熱操作。當(dāng)溫度差稍大而殼程壓力又不太高時(shí)，可在殼體上安裝有彈性的補(bǔ)償圈，以減小熱應(yīng)力。
②浮頭式換熱器管束一端的管板可自由浮動(dòng)，完全消除了熱應(yīng)力;且整個(gè)管束可從殼體中抽出,便于機(jī)械清洗和檢修。浮頭式換熱器的應(yīng)用較廣，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價(jià)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(nèi)的隔板分成進(jìn)出口兩室。此種換熱器完全消除了熱應(yīng)力，結(jié)構(gòu)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(shù)，通過改變流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來增加傳熱效果，當(dāng)介質(zhì)經(jīng)過渦流管表面時(shí)，強(qiáng)力沖刷管子表面，從而提高換熱效率。高可達(dá)10000W/m2℃。同時(shí)這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防結(jié)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(duì)流換熱系數(shù)降低。