推荐-换热器壳程强化传热 精品

低螺纹翅片管结构图
壳程强化传热方法——改变管子外形
➢ 螺旋扁管
螺旋扁管(Twisted tube)换热器 是由美国Brown公司推出的。螺旋扁 管的结构特点是管子的任一截面均为 一长圆，其制造过程包括压扁、热扭 两个工序。螺旋扁管的强化机理：由 于管子的独特结构，使管程与壳程同 时处于螺旋流动，促进了湍流程度。 此换热器比常规换热器总传热系数高 40％，而压力降则几乎相等。此换 热器可用于气—气、液—液以及气— 液换热过程。
表面性质的改造来强化传热，以提高换热器效率。如槽纹管、 翅片管、表面多孔管、钉头管等等。
二是改变壳程挡板或管支撑物的形式，以减少或消除壳 程流动与传热的滞留死区，使传热面积得到充分利用。如折 流杆换热器、空心环换热器、螺旋折流板换热器等等。
壳程强化传热方法——改变管子外形
用于壳程强化传热的换热管：
传热强安化新全技工术及程其系工程列应用讲座
换热器壳程强化传热 ——纵流壳程换热器
周帼彦 副教授 2011-10-08
提纲
1
间壁式换热器概述
2
换热器壳程强化传热方法
3 纵流壳程换热器
4 总结
5
思考题
间壁式换热器概述
（一）基本概念
换热器 载热体
热载热体 冷载热体
加热剂 冷却剂
（二）换热器的分类（按换热器的作用原理分）
➢ 螺旋槽管 ➢ 横纹槽管 ➢ 缩放管 ➢ 低螺纹翅片管 ➢ 螺旋扁管 ➢ 菱形翅片管 ➢ 表面多孔管 ➢ 纵向翅片管
壳程强化传热方法——改变管子外形
➢ 螺旋槽管
螺旋槽纹管管壁是由光管挤压而成。 其传热强化主要：一是螺旋槽近壁处 流动的限制作用，使流体做整体螺旋 运动来产生局部二次流动；二是螺旋 槽所导致的形体阻力，产生逆向压力 梯度使边界层分离。螺旋槽纹管具有 双面强化传热的作用，适用于对流、 沸腾和冷凝等工况，抗污垢性能高于 光管，传热性能较光管提高2~4倍。
传热速率＝ 传热推动力（温度差）＝ t 传热阻力（热阻） R
壳程强化传热方法
近20年来，石油、化工等过程工业得到了迅猛发展。 各工业部门都在大力发展大容量、高性能设备，因此要求 提供尺寸小、重量轻、换热能力大的换热设备。
特别是始于20世纪70年代的世界能源危机，加速了当 代先进换热技术和节能技术的发展。强化传热已发展成为 第二代传热技术，并已成为现代热科学中一个十分引人注 目的、蓬勃发展的研究领域。
➢ 缩放管
换热管表面的竹节状结构， 使介质流动时，产生收缩和放大 效应，增加湍动，提高了介质的 热交换能力，而且靠近管壁的介 质沿管的轴向流动时，其方向和 速度在波节处产生突变，形成局 部湍流，使管壁处流体的滞留底 层减薄，热阻降低。
缩放管结构图
壳程强化传热方法——改变管子外形
➢ 低螺纹翅片管
普通换热管经轧制在其外表面形成螺纹 翅片的一种高效换热管型。其强化作用是在 管外。对介质的强化作用一方面体现在螺纹 翅片增加了换热面积；另一方面是由于壳程 介质流经螺纹管表面时，表面螺纹翅片对层 流边层产生分割作用，减薄了边界层的厚度。 而且表面形成的湍流也较光管强，进一步减 薄边界层厚度。当这种管型用于蒸发时，可 以增加单位表面上气泡形成的数量，提高沸 腾传热能力；当用于冷凝时，螺纹翅片十分 有利于管下端冷凝液的滴落，使液膜减薄， 热阻减少，提高冷凝传热效率
本节主要介绍工业化应用的、相对比较成熟的管壳式 换热器无功强化传热技术。
壳程强化传热方法
换热器的强化传热就是力求使换热器在单位时间内，单 位传热面积传递的热量达到最多。
应用强化传热技术的目的是：提高现有换热器的换热能 力；减小设计传热面积，以减小换热器的体积和质量；使换 热器能在较低温差下工作。传热方程式为：
T1
对流 Q
热 流 T2 体
t2
导 对流
热 冷
t1
流 体
(1)热流体 Q1 (对 流 ) 管壁内侧 (2)管壁内侧 Q2 ( 热传导 ) 管壁外侧 (3)管壁外侧 Q3 (对 流 ) 冷流体
稳态传热： Q1 Q2 Q3 Q
间壁式换热器概述
冷流体
t
传热壁
热流体
dt T
tW
TW
A2
A1
o 在层流底层： 温度梯度大，为热
传导 o 在湍流核心： 温度梯度大，为对
流 o 在过渡区域： 热传导和对流方式
结合
间壁式换热器概述
当两种流体间需要进行换热而又不允许直接混合时，往 往在间壁式换热器中进行换热。间壁式换热器中，热流体通 过管壁将热量传给冷流体．热传递的快慢用传热速率Ｑ来表 示。
传热速率：单位时间内通过传热面传递的热量，J/S或W。 热通量：单位传热面积、单位时间内传递的热量，用q表 示，W/m2。
➢ 混合式换热器 ➢ 间壁式换热器 ➢ 蓄热式换热器（蓄热器） ➢ 中间载热体式换热器（热媒式换热器）
间壁式换热器概述
间壁式换热器
套管式换热器：1—内管；2—外管
单程列管式换热器： 1—外壳；2—管束； 3、4—接管；5—封头； 6—管板；7—挡板
间壁式换热器概述
间壁式换热器概述
冷热流体通过间壁的传热过程
螺旋扁管结构图
壳程强化传热方法——改变管子外形
➢ 菱形翅片管
菱形翅片管为带有周向非连续三维翅片的 高效传热管，其传热强化性能优于带周向连续 翅片的螺纹翅片管。当用于冷凝强化传热时， 由于其三维翅片的特殊结构造成翅片表面液膜 的表面张力分布不均—根部大，顶部小，液膜 被拉向根部，使三维翅片表面的液膜厚度大幅 度的减薄，热阻减小，使汽态介质和管外壁的 换热能力增强，从而提高换热效果。当用于对 流传热强化时，由于其翅片的非连续性，可对 流体传热边界层产生周期性的破坏，使翅片表 面传热边界层厚度有效减薄，降低边界滞留底 层的传热阻力，提高换热效果。。
do t h
R
s
β
螺旋槽管结构图
壳程强化传热方法——改变管子外形
➢ 横纹槽管
横纹管的强化机理为： 当流体流经横向环肋时，增 加了边界层的扰动，使边界 层分离，有利于热量的传递。 当游涡将要消失时流体又经 过下一个横向环肋，因此不 断产生涡流，保持了稳定的 强化作用。
横纹槽管结构图
壳程强化传热方法——改变管子外形
Q KAT
式中 K—传热系数；A—换热面积；△T—平均传热温差。 强化传热主要有3种途径：提高传热系数、扩大传热面
积和增大传热温差。
壳程强化传热方法
壳程强化传热
改变管子外形或 在管子外加翅片
采用新型折流 板结构
采用折流杆代替 折流板
壳程分程
ຫໍສະໝຸດ Baidu程强化传热方法
壳程强化传热的途径主要有两种： 一是改变管子外形或在管外加翅片，即通过管子形状或