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    随着硫酸工业装置的大型化,转化气体换热器的单台面积与直径也越来越大,换热器的长径比随工业生产规模的增大而会变得越来越小,尤其是系统中的热热交换器,这对形成壳程轴流型的管壳式换热器会有一定的困难。

    在传热条件许可的情况下,通过对一些较大型硫酸生产系统采用了横向冲刷错流换热型的换热器,其传热性能与空心环管壳式换热器相近,面积相当,整体结构比较简单,且重量较轻。我们在新设计的该种换热器中均采用急扩加速流新型缩放管,可以获得较高的传热强化性能。

    空心环网板管间支承物的最大优点就是纵向流道的空隙率很大,可高达80%,这对壳程轴向流动的流体造成的形体阻力非常小,极有利于将壳程的大部份压降作用于强化传热管的粗糙肋面上,增强传热面上的对流传热,从而获得低阻高效的传热强化效果。但由于空心环网板本身对流体的流动没有造成显著的改变,直接强化对流传热的作用是较弱的,这也是空心环网板支承管束的美中不足之处。

    在近年的传热强化研究之中发现,流体自旋流是一种可以用来强化对流传热的有效手段,当流体通过一段较短的扭带时,流体会产生旋流,而当流体离开扭带之后,其旋流状态仍可持续向下游发展,形成流体自旋流,其持续的旋流长度可达数10倍的流道当量直径,这种流体自旋流有四个技术特征可用于传热强化:

    1)旋流使一部分高温流体旋迁入主流中心区,而冷流体旋迁向边缘区,这使得近壁处的温度梯度的模增大,传热场协同的作用增强;

    2)旋流使流道横截面上的流速分布发生了改变,主流区中心流速变缓,而边缘流速增大,使近壁处流速矢量的模增大,同样增强了传热的场协同作用;

    3)旋流形成壳程纵向流道中边缘区域流体的切向冲刷速度,对正方形排列的传热管束纵向管隙间四周凸起的传热圆管壁面有正向冲刷的效果,流体的速度矢量与传热温度梯度矢量间的夹角在较大部分传热界面上小于90度,这也增强了传热场协同作用;

    4)由于自旋流仅产生摩擦阻力,而没有形体阻力,阻力损失很小,又有良好的对流强化传热的作用,故不失为一种节能高效的传热强化新方法。作者采用扭带旋流片取代空心环,不仅可在壳程轴向流道的空隙率上保持原空心环的大空隙率优点,而且可使经过支承物的流体形成自旋流的流动状态,从而可以发挥管间支承物的对流强化传热作用,以弥补空心环网板的不足之处。由于短扭带旋流片在轴向的投影是一完整的圆,故对管束也可以起到良好的机械支承作用。

    日期:2010-6-19
    日期:2012-6-21 阅读:5528次
     

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