套管式折流杆管束换热器壳侧传热与流阻性能

　　石油化工设备套管式折流杆管束换热器壳侧传热与流阻性能部支承结构与管，组合的套管式管象换热器壳侧进行了传热与流阻性能实验研究，得到了3种换热器壳侧对流传热系数及压降随流量变化的关系曲线。实验结果明，套管式折流杆螺旋槽管束换热器壳侧具有较好的传热与流阻性能，普通的套饩式换热器圮山直径不同的2根心较广，用多根细符组成管束放大尺寸外管内可套管纟1成的传热单7.在石汕化1工业生产中应用构成贷管式矜柬换热祜该种换热器普迎的单收稿日期2003基金项目国家啦大坫础研宄规划项⑷⑴！

　　王学生，王如竹上海交通大学制冷与低温工程研宄所，上海200030符号说明Cp比定压热容，化8.，Pr普朗特数Ap压降，肘3.

　　Q单位时间吸收的热量R螺旋槽半径，Am对数平均温差，t2壳程介质温度，对流传热漠系数。，2x导热系数。，换热管壁厚，1下标，为管外或出口，为管内或进口。

　　内管套管式换热器相比较，外管直径较大，介质流量增加。单位长度上的换热面积也增加。减少了流体肌力降；其基本单元注注做成数米长的段直竹。通过这些基本单元的串联或并联。町以方便地构成多流程或流道的流动型式以适应各种换热要求，且清洗维修方便。基本单元与管壳式换热器的结构类似但比管壳式细长得多。外管的直径相对管壳式扣比都要小很多。非传热面的材料消耗减少。节省材料。由于上述优点，套管式管束换热器的应用将会越来越广泛，特别适用于油田原油加热输送系统。

　　然而。目前这种食管式管束换热器内部都采折流板支撑形式夂为降低管间流体阻九折流板圆缺高度及板间距较大，这不仅影响了管间的传热，其抗流体诱导振动能力也大幅下降。20世纪70年代美国菲利浦石油公司为解决管壳式换热器的流体诱导振动，开发出了折流杆换热器41.在该换热器内部以杆式支撑替代原弓形挡板，具有传热特性好压力损火小和抗振性能好等特点。因而被各行业广泛应用套管式管束换热器国内生产及应用的企业还不是很多，更鲜有折流杆技术应用于此类换热器中热器的壳侧进行了传热与流阻性能研宄，并与传统1实验装置与流程实验装置4流杓1.在此实验系统中。换热器管程为热水，壳侧为30号机油。实验测试参数为竹程和如壳程22，和和，管束及支承结构形式分别为折流杆螺旋槽管管束折流杆光滑管管束和折流板光滑管管束3种。

　　孔板流量计，=15.换热管按正方形排列，管间距为19，排1数为33根。换热面积为4.312对折流板光沿管束基本单元，单弓形折流板为18件，折流板间距为15，而对折流杆管束光泔管或螺旋槽管基本单元，折流圈为37件，折流杆直径为4.5，折流圈间距为75.实验中采用2个基本单元串联组成组测试换热器。，换热器基本单元结构2.折流圈中折流杆直。考虑到实验过程中换热器装拆方便等情况，将基本单元设计成填料函式结构形式。

　　阁2换热器基本单儿结构简2实验数据处理每次实验均保持热水的流量定，并形成管内湍流，电加热器自动控制出水温度为7080调访壳程机油流量，测试所需参数。热量2以机油吸热为基准，同时测试热水的放热景并进行对比，以保证数据可靠。

　　以光滑管的外面积为基准。换热器总传热系数为根据管型的不同分别选用不同的公式计算管内水的对流传热系数对光滑管由于设备较新，可忽略管内外壁的污垢热阻，换热器壳侧机汕的对流传热系数叫可以按照厂式进行计算换热器基本单元结构尺寸如下外管尺寸为壳侧压降可由压差计直接读取计算。

　　01596，换热管采用光滑管和螺旋槽管，其3实验结果与分析规格为014mmX2mm长度为3⑴Omm.螺旋槽管传热系数与质量流量的关系3，可以看出，系数都增大。相同质量流量下，折流杆换热器壳侧传热系数比祈流板的且随着质姑流景的增九提高的幅度也增大。在本实验范围内，螺旋槽管折杆换热器的壳侧传热系数比折流板换热器平均提高37.351.而光滑竹折流杆换热器比折流板换热器平均提高27.05.

　　压降与质量流量关系4，可以看出，随着壳侧质量流量的增大，各种换热器壳侧的压降都增大。

　　相同质量流量下，折流杆换热器壳侧的压降比折流杆的低，且随着质量流量的增大，降低的幅度也增大。在本实验范围内，螺旋槽管折流杆换热器的壳侧压降比折流板换热器平均降低36.54而光滑管折流杆换热器比折流板换热器平均降低40.61.

　　之种折流杆换热器的压降差别不大螺旋槽管折流杆换热器；侧的传热效，好，与折流板换热器相比，其壳程流体由横向流动变为平行流动，这不仅极大减少了传热死区，而且大幅度减少了流体因名次反复折流而损失的；程压降。能以较低的流体输送功获，较高的传热膜系数。，1时。流体绕流细小的祈流杆形成的涡街及流体流过折流圈所产生的缩脉效应文丘里效应，都使壳侧的传热得以强化。与光滑管换热器相比，螺旋槽管可利用粗糙的传热肋面来促进流体边界层的湍流度，减薄传热滞流底足厚度。从而强化边界品传热。管内4结语在相同质量流量下，折流杆换热器的壳侧对流传热系数与折流板换热器相比有明显提高。螺旋槽管折流杆换热器壳侧的传热性能伴降与光滑管折流杆换热器却相差不大。而螺旋槽管加工制造成本，很低。闪此。该种换热器可在石油化工等行业推广应，2002年为某油田原油计量输送站设计了套管式管束换热器，在其内部将折流杆和螺旋槽管两元件结合。起到丁复合强化传热的作用。热效率高压降低，达到了节能降耗的目的。

　　i时钧，汪家鼎，余国琼，等。化学工程手册河。北京化学工业出版社。1996.

　　欧阳新萍。吴国妹。刘宝兴。多管型套管换热器传热与流阻性能吴慧英，帅志明。螺旋槽管凝结换热器的研究与应用1.热张编高纯，制备成套技术实现工业化由化学工业第设计院与全国煤化工设计技术中心联合开发的，2及，2气化焦炭制备高纯，成套技术成功实现了工业化。新工艺克服了传统工艺的缺点，不仅可节省原材料，降低能源消耗，而且生产过程无污染物排放。对于只需，而不需出的合成工艺和规模较大的装置，该技术更具有竞争优势。

　　对该技术己完成了工业化装置的系列化和规模化，发生炉设计，实现了连续气化。灰渣残炭量较固定床水煤气制气工艺降低约15.由于采用作气化剂，故无氰氨等污染物产生，基本实现零排放。粗煤气含量超过68，精制后的含量大于96.