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换热器厂带您探讨螺旋折流板列管式换热器的结构特点极其应用
作者:换热器 发布:2012年7月6日 浏览次数: 3559
摘要:引见了螺旋折流板列管式换热器的结构特点,对其运动换热的机理以及影响要素作了分析,并的对其在轮机工程中的合用问题提出了观念。
    关键词:换热器 螺旋折流板 传热
        一、前语
    热交流器是船舶轮机中普及运用的不成缺少的首要设备之一。诸如,缩短空气冷却器、主副机滑油冷却器、气缸套淡水冷却器、燃油加热器、蒸汽凝水器、给水加热器等?枪苁交蝗绕鞔胫貌鸥纱,高温高压适应性强,换热表面清洗便当,因此,是船上管式换热器中的首要型式。传统的管壳式换热器中大多采用弓形隔板支撑,流体在壳程呈“Z”形运动,弓形折流板使流体垂直冲击壳体壁面,构成较大的沿程压降;折流板与壳体壁面相接处发作运动滞止死区,降低了换热效率;高质量流速的流体横掠换热牵制,可以诱导换热管的振动,缩短了换热器的寿命(如图 1)。
                      
     螺旋折流板换热器是近年来提出的一种新型换热装置。由于其运动与传热优势取得了日益普及的运用(如图 2)。理论证明,这是一种比传统垂直弓板折流和杆折流列管式换热器有相当优势的换代产品。其主体设计思想是将数块扇形板安插成与换热器轴线成一定倾斜角度陈列的近似螺旋形,使流体呈螺旋状运动。常常见的设计方法是每块折流板占壳程横截面的 1/4,首尾相接。这种结构的换热器能有效降低壳程压力损丧失,运动死区小,不易结垢,并且流体的湍动后果有所加强,有利于强化传热。议论其运动与传热特征以及压降等方面的功用,对其在轮机工程中的运用有一定的指点意义。
                    
    二、螺旋折流板换热器机理分析
     1.结构事理分析
    壳管式的传热面由牵制构成,流体在管外壳内运动,称为壳程;另一流体在管内运动,称为管程;内部人世设有折流板以支承牵制,提高壳侧表面传热系数。
    螺旋折流板换热器的提出基于多么一种思想:经由改动壳侧折流板的安插,使壳侧流体呈连续的螺旋状运动。因此,胡想的折流板安插应该为连续的螺旋曲面。然则,螺旋曲面加工坚苦,而且换热管与折流板的一同也较难完成。思索到加工上的便当,采用一系列的扇形平面板(称之为螺旋折流板)替代曲面相间联接,在壳侧组成近似螺旋面,使壳侧流体发作近似连续螺旋状运动。粗浅来说,出于加工方面的思索,一个螺距取 2~4 块折流板,相邻折流板之间有连续搭接(图 3a)和交错搭接(图 3b)两种办法,按流道又可分为单螺旋(图 3a、3b)和双螺旋(图 3c)两种结构。
                     
     从图示 4 螺旋折流板折流走漏显示图可知,螺旋折流板换热器壳程中的介质运动盘绕换热器牵制中心轴呈螺旋状向前连续平稳运动,极大地提高了管、壳程介质的传热效率,较大幅度地降低了壳程压力降,增添了换热器牵制的振动。
                     
    2.传热功用分析
    传热系数是传热进程的综合回响,它的大小表征了进程传热才干的强弱,是衡量换热器传热功用的首要目的。
     在螺旋流中,由于切线速度发作结果在流体上的离心力,流体外侧的压力升高,内侧压力下降,流体在内外压差的结果下从外侧向内侧运动,还中心的流体出现回流,构成二次流。螺旋流和二次流相迭加,使湍流强度大幅度增强,并使湍流度径向分布均匀化,然后增强换热。二次运动的凶猛冲刷既可增强换热又有除垢的一同优点。还流体在壳程发作改动运动,在离心力的结果轻贱体周期的改动速度倾向,加强了流体的纵向搀杂,然后可以强化传热。在粗浅情况下,传热系数要比弓形折流板方法高 40%左右。因此,在一样热负荷的情况下可减小换热器的尺寸和质量。
     螺旋运动的流体斜向冲刷牵制,在倾斜和改动的双重结果下,使速度鸿沟层变得很薄,使换热系数大大增大 。
     在螺旋折流板换热器中,因为壳侧流体螺旋运动,流体会纰谬称地从管子的两边区分,还管子上的鸿沟层会发作螺旋状的流路。这种现象会改动浅显鸿沟层区分的特点,使鸿沟层减薄及增强鸿沟层的扰动性,然后增大传热效率。
     粘度较大介质的换热,污垢热阻占总热阻的 50%-70%螺旋通道内高速改动的介质流有利于在壳程内冲刷走颗粒物及沉淀物,消弭了却垢严峻的三角死区,这关于换热效率的提高极为有利。
   3.压降损丧失分析
   弓形折流板垂直于换热牵制,介质运动倾向改动大,发作的压力损丧失也大,这是弓形折流板换热器能耗大、压力降大的首要启事。螺旋折流板换热器中的介质在壳体内连续平稳改动运动,没有急剧的流向改动,因此,壳程介质压力降较小。在一样流量前提下可使压降增添 45% 左右。
   4.抗振功用分析
   螺旋折流板换热器壳程流体与管子轴向有一角度,减小了流体对管子的直接冲击,螺旋折流板的连续支撑减小了牵制跨距,使管子和流体发作的振动频率差距加大,避免了共振。因此,螺旋折流板换热器有优胜的抗振功用。
     三、螺旋折流板换热器在轮机工程中的运用
     螺旋折流板换热器的最大特点是单位压降下的壳侧换热系数高,这就意味着在获得一样的壳侧换热系数前提下,其壳侧阻力将小于弓型折流板换热器的,还其流量要大于弓型折流板换热器的。因此,螺旋折流板换热器在壳侧压力降或污垢热阻限制比较严厉的场合,以及流体诱导振动比较严峻的场合尤其显示出其优胜性。
    与传统弓形折流板式换热器比较更合用于较粘稠的介质及结垢严峻的介质。螺旋折流板换热器具有流道流程长、单一且弯曲的特点。流体在螺旋型流道中运动发作的离心力能添加流体扰动,及时破坏高粘度液体在管子上组成的液膜,对沉淀型污垢有自洁结果,合用于高粘介质,如原油、渣油等。螺旋折流板换热器具有优胜的抗振性,非凡合用于介质流量不果断较大或汽液两相的工况。
    壳程侧无滞流区与死区,无污垢聚积,因此,换热器在整个运用周期内总传热系数下降很小,在装置的运用后期仍然具有优胜的操作功用,可延长检修周期。
    螺旋折流板列管式换热器不宜用于冷凝器。在冷凝换热场合,因为气体运动阻力较小而且壳体不存在死区,不易结垢,垂直弓形板折流可以很好抵达冷凝换热后果。在螺旋折流板列管式换热器中,螺旋流上升气流影响凝液下降,有时会在一定程度上抵消倾斜板引流结果。所以冷凝器未经合理的工艺核算不宜选用螺旋折流板列管式换热器。尤其是冷凝量较大,壳体底部液面有一定高度将组成水封锁而使螺旋流延续时,更不能选用螺旋折流板列管式换热器。
    螺旋折流板换热器也有一定的缺陷,其螺旋折流板和定距管的加工较弓形折流板换热器坚苦,需求专用的加工胎具,因此,其价值略高于弓形折流板换热器。
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