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湖北化工機械管殼式換熱器的強化傳熱技術(shù)

所屬分類(lèi)： 公司動(dòng)態(tài)

發(fā)布時(shí)間：2019-01-19

改變傳熱面的形狀和在傳熱面上或傳熱流路徑內設置各種形狀的插入物。改變傳熱面的形狀有多種，其中用于強化管程傳熱的有：螺旋槽紋管、橫紋管、螺紋管、縮放管、旋流管和螺旋扁管等。另外，也可采用擾流元件，在管內裝入麻花鐵，螺旋圈或金屬絲片等填加物，亦可增強湍動(dòng)，且有破壞層流底層的作用。

　　管殼式換熱器的傳熱強化研究包括管程和殼程兩側的傳熱強化研究。通過(guò)強化傳熱管元件與優(yōu)化殼程結構實(shí)現。

　　改變傳熱面的形狀和在傳熱面上或傳熱流路徑內設置各種形狀的插入物。改變傳熱面的形狀有多種，其中用于強化管程傳熱的有：螺旋槽紋管、橫紋管、螺紋管、縮放管、旋流管和螺旋扁管等。另外，也可采用擾流元件，在管內裝入麻花鐵，螺旋圈或金屬絲片等填加物，亦可增強湍動(dòng)，且有破壞層流底層的作用。

　　螺旋槽紋管管壁是由光管擠壓而成。其管內傳熱強化主要：一是螺旋槽近壁處流動(dòng)的限制作用，使管內流體做整體螺旋運動(dòng)來(lái)產(chǎn)生局部二次流動(dòng);二是螺旋槽所導致的形體阻力，產(chǎn)生逆向壓力梯度使邊界層分離。螺旋槽紋管具有雙面強化傳熱的作用，適用于對流、沸騰和冷凝等工況，抗污垢性能高于光管，傳熱性能較光管提高2~4倍。

　　橫紋管的強化機理為：

　　當管內流體流經(jīng)橫向環(huán)肋時(shí)，管壁附近形成軸向游渦，增加了邊界層的擾動(dòng)，使邊界層分離，有利于熱量的傳遞。當游渦將要消失時(shí)流體又經(jīng)過(guò)下一個(gè)橫向環(huán)肋，因此不斷產(chǎn)生渦流，保持了穩定的強化作用。

　　換熱管表面的竹節狀結構，使管內介質(zhì)流動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生收縮和放大效應，使介質(zhì)湍動(dòng)程度增加，提高了管內介質(zhì)的熱交換能力，而且管內靠近管壁的介質(zhì)沿管的軸向流動(dòng)時(shí)，其方向和速度在波節處產(chǎn)生突變，形成局部湍流，使管壁處流體的滯留底層減薄，熱阻降/低，也使管外介質(zhì)的傳熱能力提高。

　　4、低螺紋翅片管

　　普通換熱管經(jīng)軋制在其外表面形成螺紋翅片的一種高 效換熱管型。其強化作用是在管外。對介質(zhì)的強化作用一方面體現在螺紋翅片增加了換熱面積;另一方面是由于殼程介質(zhì)流經(jīng)螺紋管表面時(shí)，表面螺紋翅片對層流邊層產(chǎn)生分割作用，減薄了邊界層的厚度。

　　當用于蒸發(fā)時(shí)，可以增加單位表面上氣泡形成的數量，提高沸騰傳熱能力;

　　當用于冷凝時(shí)，螺紋翅片十 分有利于管下端冷凝液的滴落，使液膜減薄，熱阻減少，提高冷凝傳熱效率。

　　5、螺旋扁管

　　螺旋扁管(Twisted tube)換熱器是由美國B(niǎo)rown公司推出的。螺旋扁管的結構特點(diǎn)是管子的任一截面均為一長(cháng)圓。

　　螺旋扁管的強化機理：由于管子的獨特結構，使管程與殼程同時(shí)處于螺旋流動(dòng)，促進(jìn)了湍流程度。此換熱器比常規換熱器總傳熱系數高40%，而壓力降則幾乎相等。此換熱器可用于氣—氣、液—液以及氣—液換熱過(guò)程。

　　6、菱形翅片管

　　菱形翅片管為帶有周向非連續三維翅片的高 效傳熱管，其傳熱強化性能優(yōu)于帶周向連續翅片的螺紋翅片管。當用于冷凝強化傳熱時(shí)，由于其三維翅片的特殊結構造成翅片表面液膜的表面張力分布不均(根部大，頂部小)，液膜被拉向根部，使三維翅片表面的液膜厚度大幅度的減薄，熱阻減小，使汽態(tài)介質(zhì)和管外壁的換熱能力增強，從而提高換熱效 果7、波紋管

　　波紋管是以普通光滑換熱管為基管，采用無(wú)切削滾扎工藝使管內外表面金屬塑性變形而成，雙側帶有波紋的管型。

　　波紋管管內被擠出凸肋，從而改變了管內壁滯流層的流動(dòng)狀態(tài)，減少了流體傳熱熱阻，增強了傳熱效 果。

　　8、表面多孔管(燒結、熱噴涂、電鍍等)

　　采用含有造孔劑的金屬粉末，在普通光管的表面制備一層多孔涂層。該涂層在沸騰傳熱時(shí)，涂層中的大量微孔變成為汽泡形成的核心，由于微孔內的汽泡處于四周受熱狀態(tài)，氣泡核迅速膨大充滿(mǎn)內腔，持續受熱使氣泡內壓力快速增大，促使氣泡從管表面細縫中急速?lài)姵?。氣泡噴出時(shí)帶有較大的沖刷力量，并產(chǎn)生一定的局部負壓，使周?chē)^低溫度液體涌入微孔內，形成持續不斷的沸騰。

　　T形翅片管是由光管經(jīng)過(guò)滾軋加工成型的一種高 效換熱管。其結構特點(diǎn)是在管外表面形成一系列螺旋環(huán)狀T形隧道。管外介質(zhì)受熱時(shí)在隧道中形成一系列的氣泡核，由于在隧道腔內處于四周受熱狀態(tài)，氣泡核迅速膨大充滿(mǎn)內腔，持續受熱使氣泡內壓力快速增大，促使氣泡從管表面細縫中急速?lài)姵?。氣泡噴出時(shí)帶有較大的沖刷力量，并產(chǎn)生一定的局部負壓，使周?chē)^低溫度液體涌入T形隧道，形成持續不斷的沸騰。

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