内翅片管式换热器

●内翅片管式换热器

●1前言

管式换热器普遍用于石油,化工,冶金,电力等行业中,它具有结构简单,制造容易,材料广泛,适应性强等特点,是工业生产中的主要换热设备.目前,广泛应用的金属管式换热器是通过间壁来换热的,它传输的热量受到间壁面积和传热能力的限制,其综合传热系数不高,

一般气一气换热的管式换热器仅为15～ZOW/m20C左右,管式插件换热器为30～3w/m2OC左右.由于管式换热存在着综合传热系数低,设备庞大等不足,为此各种插件热器,翅片管换热器等新型换热器应运而生.目前,开发新型高效换热器已成为换热器的发展趋

势.内翅片管式换热器是我们最新研制开发的新型换热器,系国内首创,属于一代新型高效换热器,目前,已在工业中应用,取得了良好的效果.

2内翅片管式换热器及其应用

2.1内翅片管式换热器

新型内翅片管式换热器的主要特点是:

通过在换热管内扩展表面,强化管内传热的途径来提高换热器的性能.内

翅片管采用纵向直肋,管内翅化比可达4～6,与一般光滑管相比,其管内给热系数可提高3～4倍左右.内翅片管的翅片采用

焊接工艺焊接,其焊着率为i00.内翅片管式换热器与一般管式换热器在结构上差异不大,它们之间的区别主要在于换热管的不同.内翅片管如图1所示.

内翅片管的规格见表1

图1内翅片管

内翅片管的规格袁袁1

Do(ram)lh(mm)8(ram)晶L(ram)

38—89l12—131～2l22{4--610000

其中:Do一督径h一翅片高度a翅片厚度

n一翅片散且一内翅化比L一翅片营长虚46

与一般管式换热器相比,内翅片管式换

热器具有以下优点:

(1)管内给热系数相比.对于一般气一气换热管式换热器而言,管内热阻往往是控制热阻,因此,提高管内给热系数至关重要.采用翅片管时,管内翅

化比可达4～6,管内给热系数可提高3～4倍,从而显著地强化了管内传热.

(2)传热能力强.一般管式换热器的传热系数近似为K—a.a2/

(3)管壁温度低.管式换热器的管壁温度Tb一(a2tz/al十t)/(a2/al+1),显然,随着管内给热系数a的大幅提高,Tb是下降的,这时在高温下工作的换热器是十分重要的,可延长换热器的使用寿命(tt,t-分别为管外,管内

流体的温度).

(4)换热器结构紧凑.由于换热器传热系数K值的成倍提高,使得换热面积大为减少,换热器的体积也大为减小.

2.2内翅片管式换热器的应用

我们结台首钢余热利用工程,在蒸汽过热器上率先使用了内翅片管式换热器,如图2所示.

2蒸汽过热器示意图

1一垃热蒸汽出rn}2--按热营3一壳体;4一饱和蒸汽

^rn}5一稠板;6一橱板

其翅片管规格如图3所示管内,外翅

片见表2,表3.

圉3翅片管规格

管内翅片表2

57I50』16f1.4l12f3.3

管外翅片表3

Dl(mm)lB(mm)lZ~(mm){

f!!i:!l!:!

其中:Do一管外径Dl一管内径Df一管外翅片外径

h一翔片高度8一内翔片厚度n一翔片散

岛一内翅化比p0一外翔化比△一外翔片厚度

蒸汽过热器实测运行参数表4

蒸汽风箱烟气

人口/出口温度(℃)135/157188/15z

热负荷'kw)～65

按热面积(rⅡ)16.7

综台传热系数(w/mk)～16547

蒸汽过热器的实测运行参数见表4.其工艺流程见图4.

图4工艺流程图

1高温风箱;2过热器;3烟道4较水泵;5一除尘器;6气忾式热曾换热器,7汽包

实践表明内翅片管式蒸汽过热器具有很高的综合传热系数,充分显示了它优越的强化传热性能.在生产中获得了良好的效果.

2.3内翅片管式换热器的应用前景

由于内翅片管是我们于2000年6月刚刚开发的新型换热器,它的应用范围还有很大的局限性.可以预见内翅片管式换热器必将在冶金,电力,石油,化工等行业有广泛的发展空问.下面仅以冶金加热炉空气预热器为例说明之.在工业窑炉中利用换热器回收窑炉废烟气的余热来预热空气或煤气可以提高理论燃烧温度,提高热效率,节能降耗,产生明显的经济效益,因此,空气预热器已成为工业窑炉的重要组成部分,被广泛应用.传统的空气预热器大多为管式换热器或

插件换热器,它们存在着空气温度低,管壁温度高,结构庞大,尤其在高温条件下,使用寿命短等弊端.例如,当烟气温度为800C时,在标准流速,换热器体积相同条件下,一般管状换热器的空气预热温度～320C.管壁温度～570C,而内翅片管式换热器可将空气预热到～500C,管壁温度～420℃,可见内翅片管式换热器的优点是十分明显的.内翅片管的材质可以是碳钢或不锈钢.在它的管外还可以设置各种扩展面,如环肋,直肋,针肋等来满足各种不同工况的需要,从而进一步提高换热器的性能.

3结束语

内翅片管是一种薪型高教换热器,属于国内首创,与一般管式换热器相比,

具有综台传热系数大,管壁温度低,结构紧凑,使用寿命长等特点,在冶金,电力,石油,化工的行业中具有广泛的应用前景.