从传热系数分析”氟塑料换热器“和”金属换热器“的换热效率

从传热系数分析“金属换热器”和“氟塑料换热器”的换热效率

以选择聚四氟乙烯管壳式换热器为例：

传热系数计算式：

ααλδ2

211111++++=R R k 假定：当不考虑管壁污垢的影响，α1与α2取极限值，即R 1=R 2=0，

α1=α2趋于无穷大，则：式中：

K —传热系数，W/(m ²·℃)

λ—聚四氟乙烯的导热系数，W/（m ·℃)

R 1

—热流体侧的污垢热阻，（m ²·℃)/W R 2

—冷流体侧的污垢热阻，（m ²·℃)/W α

1—管侧膜系数，W/（m ²·℃） α2

—壳侧膜系数，W/(m ²·℃) δ—管壁厚度，m

从传热系数计算式可以看出：当不考虑管壁污垢的影响时，管壁热阻就决定了传热系数的极限，即不论采用何种办法来强化管壁两侧流体的对流给热并使之为最理想状态，其传热系数最终由管壁的厚度决定。实际上人们在设计和使用氟塑料换热器时还会综合考虑其他影响氟塑料换热器传热系数的因素，诸如工艺条件、结构型式、换热管径大小、换热管内外管壁是否光滑、流体种类与流速状态、流体是否混浊或有无沉积物或有无固体颗粒、热交换时有无搅拌等。因此，在某些工艺条件允许的情况下尽量减小的管壁厚度是提高传热系数的有效方法。这也就是某些厂家愿意选择小管径、薄管壁的氟塑料管作为换热管的重要原因。氟塑料换热器的换热管束采用小管径、薄管壁与金属换热器相比较其单位体积具有更多的热交换面积，这样尚能弥补氟塑料本身导热系数低所带来的缺陷。金属换热器的初始传热系数比氟塑料换热器的传热系数大，但金属换热器随着使用时间的延续，其换热管束的污垢层厚度逐渐增加而使传热系数逐渐降低。氟塑料换热管壁表面光滑且不易结垢，工作时在流体温度变化的作用下换热管束易沿轴向和径向方向频繁伸缩，其结果可除去污垢有利热交换。众所周知判定一台换热器传热

效果的好坏并不取决于初始的传热系数，而氟塑料换热器的传热系数则基本恒定。事实上也有事例证明在使用一段时间后，两种材质的换热器其（也就是氟塑料换热器）传热系数相比有可能相差无几。所以氟塑料换热管束表面的相对干净是稳定传热能力必不可少的条件之一。