淺談?chuàng)Q熱器節(jié)能技術(shù)

目前在我國(guó)石油化工行業(yè)中，換熱設(shè)備投資占設(shè)備投資的30%以上，其中80%以上的管殼式換熱器仍采用弓型折流板和光管結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)決定了換熱器傳熱效果差，殼程壓降大，與我國(guó)正在推行的節(jié)能減排政策不相適應(yīng)。因此提高換熱器的效能對(duì)化工行業(yè)節(jié)能減排、提高效益非常重要。

換熱器傳熱過(guò)程的強(qiáng)化就是力求使換熱器在單位時(shí)間內(nèi)、單位傳熱面積傳遞的熱量盡可能增多。應(yīng)用強(qiáng)化傳熱技術(shù)的目的是為了進(jìn)一步提高換熱設(shè)備的效率，減少能量傳遞過(guò)程中的損失，更合理更有效地利用能源。提高傳熱系數(shù)，擴(kuò)大單位傳熱面積，增大傳熱溫差是強(qiáng)化傳熱的三種途徑，其中提高傳熱系數(shù)是當(dāng)今強(qiáng)化傳熱的重點(diǎn)。

2 換熱管強(qiáng)化傳熱技術(shù)

管程的強(qiáng)化傳熱通常是對(duì)光管進(jìn)行加工得到各種結(jié)構(gòu)的異形管如螺旋槽紋管、橫槽紋管、波紋管、低螺紋翅片管（螺紋管）、螺旋扁管、多孔表面管、針翅管等，通過(guò)這些異形管進(jìn)行強(qiáng)化傳熱。

2.1螺旋槽紋管 

螺旋槽紋管管壁是由光管擠壓而成，有單頭和多頭之分，其管內(nèi)強(qiáng)化傳熱主要由兩種流動(dòng)方式?jīng)Q定：一是螺旋槽近壁處流動(dòng)的限制作用，使管內(nèi)流體做整體螺旋運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的局部二次流動(dòng)；二是螺旋槽所導(dǎo)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(qiáng)化傳熱的作用，適用于對(duì)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。

2.2橫槽紋管  

橫槽紋管的強(qiáng)化機(jī)理為：當(dāng)管內(nèi)流體流經(jīng)橫向環(huán)肋時(shí)，管壁附近形成軸向漩渦，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(dāng)漩渦將要消失時(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(wěn)定的強(qiáng)化傳熱作用。研究和實(shí)際應(yīng)用證明：橫槽紋管與單頭螺旋槽紋管比較，在相同流速下，流體阻力要大一些，傳熱性能好些，其應(yīng)用場(chǎng)合與螺槽紋管相同。

2.3波紋管 

對(duì)波紋管按流體力學(xué)觀點(diǎn)分析：在波峰處流體速度降低，靜壓增加，在波谷處流速增加，靜壓降低。流體的流動(dòng)在反復(fù)改變軸向壓力梯度下進(jìn)行，產(chǎn)生了劇烈的漩渦，沖刷流體的邊界層，使邊界層減薄。因此用波紋管做換熱管從理論上講：由于波節(jié)的存在，增加了對(duì)管內(nèi)流體流動(dòng)的擾動(dòng)，使波紋管具有較好的傳熱效果，但流動(dòng)特性不如光管的好。在低雷諾數(shù)下，波紋管的換熱與阻力性能比明顯好于光管；在高雷諾數(shù)下，波紋管與光管的換熱與阻力性能比非常接近。

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