螺旋折流板换热器

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目录
1.螺旋折流板换热器的提 出
2.螺旋折流板换热器的特 性
3.螺旋折流板换热器在工 程上的应用举例
4.总结
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1.螺旋折流板换热器的提出
背景
弓形折 流板换 热器
螺旋折 流板换 热器
2020/6/14
背景
概念
• 换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体 的设备，又称热交换器。
意义
• 换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多 工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。 其中管壳式换热器应用最为广泛
• 一是流体在壳侧的螺旋流动更接近柱塞流动，提 高了传热温差
• 二是螺旋流动使壳侧流体存在径向的速度梯度并 破坏了边界层，增加了传热系数
• 螺旋折流板换热器传热性能提高的幅度主要受螺 旋角大小的影响。
• 不同螺旋角在相同的结构参数的情况下,通过对 壳程单位压降传热系数的对比得出该结构下不同 角度中传热性能较好的螺旋角度数(图3），可以 发现18°最好
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图（2） 螺旋折流板换热器
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2. 螺旋折流板换热器的特性
流动性能
防止结垢 性能
传热特性
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螺旋折 流板的 特性
抗震性能
传热特性
• 传热系数是传热过程的综合反映，是衡量换热器 传热性能的重要指标
• 相比弓形折流板光管换热器，螺旋折流板光管换 热器总传热系数和壳程换热系数分别提高 50%～ 80%和90%。
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3.螺旋折流板换热器在工程上的应用举例
某炼油装置采用引进工艺包,专利商对其中一台 “锅炉给水预热器”的压降要求很严格,换热器(结 构见图5)壳程压介质上进上出;设备的壳体、
换热管、管板、折流板、接管嘴子均为(¼Cr,½Mo)换
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弓形折流板换热器
优点
• 传统的管壳式换热器多采用弓形折流板换热器， 该类换热器具有制造简单，运行可靠的优点，适 合于壳侧流体处于较低流速的场合。
缺点
• 由于流体在接近壳体壁面处的突然转向使能量损 耗迅速增大,造成壳侧的沿程压力降的增大,另外, 由于折流板与壳体之间的旁流和换热管与折流板 之间漏流及死区的存在(如图1),使其壳侧流动特 性的缺点十分明显。
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表2 不同折流板结构工艺设计结果
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4.总结
螺旋折流板换热器在传热效率和压降等性能方面显示 了其特有的优越性,并且具有良好的抗振性能和防垢性能， 特别适用于易结垢、高黏度的介质，如原油、渣油等的强 化传热。
但是又由于螺旋折流板换热器结构的原因，其制造加 工比较复杂，成本高，制约了它的大规模推广，所以我们 要追求一种快速简便、完善可靠的设计制造加工方法。
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图3 不同螺旋角的螺旋折流板换热器壳程传热系数对比
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流动性能
对于换热器来说，壳侧压力降是表征介质流动性能的 重要参数，泵的能量消耗依赖于换热器的压力降，因此较 低的压力降可以减小换热器的操作费用。螺旋折流板换热 器中的介质在壳体内连续平稳旋转流动，没有急剧的流向 改变，所以壳程介质压力降较小。
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主要的解决方案是改变折流板的结构，如果采用常规 单弓形折流板或双弓形折流板不能有效地降低压降,则无 法解决壳程压降问题。所以要采用螺旋折流板换热器来解 决这些问题。
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采用螺旋折流板换热器的工艺设计结果如表2所示， 可以看出来，采用螺旋折流板换热器，设备长度与炼油厂 多数采用的6m管长接近,便于工艺安装专业做平面布置,设 备壳径比“窗口不布管”形式小500mm,相应的法兰尺寸减 小。节约了很多成本。
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图（1）弓形折流板换热示意图
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螺旋折流板换热器的提出
提出
• 科学家从改变折流板布置方式的角度, 提出了螺旋折流板换热器的思想。
原理
• 螺旋折流板换热器（见图2 ）通过将折 流板布置成近似的螺旋面,使换热器中 的壳侧流体呈连续的螺旋状流动,从而 有效地降低壳侧的流动阻力及强化传热。
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2.4 防止结垢性能 由于弓形折流板换热器内流动死区的存在，使得含有
杂质的污浊流体很容易在弓形折流板附近结垢，严重影响 了换热器的运行效果与使用寿命。
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螺旋折流板换热器防止结垢能力主要表现在两个方面， 一个是其消除了流动死区，有效抑制了污垢的积累沉淀， 防止污垢形成。另一个是，封闭螺旋道内形成高速旋转的 介质流具有较大的离心力，可以将沉淀物及时冲刷走，减 少污垢。
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目前比较精确的是通过实验方法确定的公式, 科学家
通过实验方法并运用软件回归壳程压降计算公式为
ΔP0 = f0 • ρu²L／2B
式中： ΔP0——壳程压力降，Pa;
u——壳程流体流速，m/s;
L——管长，m;
B——螺旋折流板螺距，m；
出。
f0——不同的螺旋角有不同的值，可通过查表得
螺旋折流板换热器的研究与工程应用
第一组
• 黄洪
组长
• 黄洪
主讲人
• 李东 黄洪
PPT制作
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引言
不管努力的目标是什么，不管他干什么，他单枪匹马 总是没有力量的。合群永远是一切善良思想的人最高需要 。 ——德.歌德
制作PPT是一项光荣而艰巨的任务，也是一个小组团 队意识的体现。每个人的分工不同，但是不要认为分工有 轻有重，每一项任务都是一样重要的！
热器工艺条件见表1。
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图5 换热器结构外形
表1 工艺数据
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由于壳程介质为纯气相,密度低、体积大,一般 流速较高、压降较大,而且容易发生振动。工艺要求 壳程压降越低越好,而且专利商要求壳程进、出口接 口均布置在设备上部,这种要求限制了换热器的结构 设计。
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图4 不同螺旋角的螺旋折流板换热器压降对比
2.3 抗振性能 管壳式换热器管束振动主要是由壳程流体流动所引起
的，振源为流体稳定流动产生的振动，如流体速度的波动， 通过管道或其它连接件传播的动力机械振动等。
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螺旋折流板换热器壳程流体与管子轴向有一角度，横 向流弱，流体对管子的直接冲击较小，同时螺旋折流板的 连续支撑减小了管束跨距，使管子和流体产生的振动频率 差距加大，避免了共振，削弱了由于横流而产生的管束诱 发振动，从而延长设备运行寿命，降低设备维修费用。