换热器的强化传热技术综述

换热器的强化传热技术综述内容摘要：

件与其它翅片管相比传热效果是最好的 ,其开发和应用潜力巨大。 管内插入物可以扰动管内的流体 , 增强湍流度 , 有效地清除污垢 , 提高传热系数。 形成旋转流和二次流。 插入件在管内扰动流体 , 破坏了层流边界层 , 加快了流体同传热管的换热。 常用的内插件有 : 扭带、间隔扭带、错开扭带、螺旋片、螺旋线、静态混合器等。 管束支撑是管壳式换热器的重要原件 , 主要起到支撑管束 , 减小管束振动和引导壳程流体流向的作用 , 一种好的管束支撑 , 能够强化壳程热交热 , 因此开发新型的管束支撑是非常重要的。 工程中应用的管束支撑主要有 : 弓形折流板、折流栅、螺旋隔板、空心 圆环和螺旋折流片等。 . . （ 1）弓形折流板 弓形折流板包括单弓形折流板和双弓形折流板。 双弓形折流板由双弓形隔板和中心隔板 组成。 两种隔板沿管束方向交替排列 , 引导流体波浪式前进。 双弓形隔板换热器与间距和缺口相同的单弓型隔板换热器相比 , 虽然其压降为后者的 , 传热系数为后者的 , 但总体的传热性能是提高的。 （ 2）折流杆支撑结构 折流杆纵流式换热器是 1970 年美国菲利浦石油公司首先提出的 , 是为了解决传统折流板换热器中管子与折流板的切割破坏和流体诱导振动 , 这种结构是将管壳式换热器中的折流板改成杆式支承。 折流杆式换热器压降很低 , 低于弓形隔板的 1 /4, 传热特性比也高 ,在相同设计条件下 , 双壳程折流杆换热器的壳程流速提高了 1 倍 , 壳程的给热系数可提高 52% 74%。 另外 , 折流杆与换热器的接触面积很小 , 传热面积得到充分利用 , 消除壳程滞留区 , 改变了 壳程流场的温度分布。 （ 3）螺旋隔板支撑 壳程流体作螺旋运动可以有效地清除污垢死角、强化换热器壳程传热 , 其壳侧支撑结构是用一系列的扇形面 , 相间连接 , 从而在壳侧形成近似的螺旋面 , 亦称螺旋折流板换热器。 这种换热器折流板形成一种特殊的螺旋形结构 , 与常规折流板的布置方式不同 , 它使得壳程的流体做螺旋运动。 . . （ 4）空心圆环支撑结构是采用小直径金属短管以一定间隔布置在换热管束之间 , 起到支撑传热管和导流作用。 这种结构的特点是 : 壳程间隙率 大 , 流阻小 , 流速变化小 , 流体在空心环处可以充分形成湍流 , 增强传热。 节约钢材 , 减轻设备重量 , 钢材的消耗量大大减少 , 所以 , 与传统换热器相比 , 空心圆环换热器在投资费用方面有很大的竞争力 , 可节省 25%。 （ 5）螺旋折流片 螺旋片传热管是在光管上均匀布置螺旋片 ,有左旋片管和右旋片管之分。 换热器的换热管布置情况是螺旋片管与光管交错排列 , 左右两根管是螺旋片管 , 螺旋方向分别是左旋和右旋 , 上下两根管是光管 , 放置在螺旋片上 , 不需要附加管束支撑。 螺旋片能诱导生成涡旋流体 , 形成二次流 ,增强流体的湍流度 , 强化流体微团混合 , 使壁面附近的流速梯度增大 , 从而减薄粘性边界层底层的厚度 , 有效. . 地提高传热系数。 同时螺旋片形成的通道还增加了流体的流动路径 , 提高了流动速度。 数值模拟结果表明 , 螺旋片管的传热系数随着螺旋角的增大而平缓增加 , 流动阻力损失加大 , 传热性能明显优于光管 , 传热系数可提高 40%100%。 换热器传热介质的改进 主动式强化传热需要消耗外部能量 , 如采用电场、磁场、光照射、搅拌、喷射等手段。 包括用机械方法搅动流体、旋转传热表面和表面刮削。 带有旋转的换热器管道的装置目前已用于商业应用。 表面刮削广泛应用于化学过程工业中黏性流体的批量处理 , 如高黏度的塑料和气体的流动 , 其典型代表为刮面式换热器 , 广泛用于食品工业。 无论是高频率还是低频率振动 ,都主要用于增强单 相流体传热。 其机理是振动增强了流体的扰动 , 从而使传热得以强化。 虽然振动本身对强化传热有不小的. . 贡献 , 但激发振动所需从外界输入的能量可能会得不偿失。 为此 , 山东大学研究表。