浅谈换热器节能技术

目前在我国石油化工行业中，换热设备投资占设备投资的30%以上，其中80%以上的管壳式换热器仍采用弓型折流板和光管结构，这种结构决定了换热器传热效果差，壳程压降大，与我国正在推行的节能减排政策不相适应。因此提高换热器的效能对化工行业节能减排、提高效益非常重要。

换热器传热过程的强化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尽可能增多。应用强化传热技术的目的是为了进一步提高换热设备的效率，减少能量传递过程中的损失，更合理更有效地利用能源。提高传热系数，扩大单位传热面积，增大传热温差是强化传热的三种途径，其中提高传热系数是当今强化传热的重点。

2 换热管强化传热技术

管程的强化传热通常是对光管进行加工得到各种结构的异形管如螺旋槽纹管、横槽纹管、波纹管、低螺纹翅片管（螺纹管）、螺旋扁管、多孔表面管、针翅管等，通过这些异形管进行强化传热。

2.1螺旋槽纹管 

螺旋槽纹管管壁是由光管挤压而成，有单头和多头之分，其管内强化传热主要由两种流动方式决定：一是螺旋槽近壁处流动的限制作用，使管内流体做整体螺旋运动产生的局部二次流动；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。

2.2横槽纹管  

横槽纹管的强化机理为：当管内流体流经横向环肋时，管壁附近形成轴向漩涡，增加了边界层的扰动，使边界层分离，有利于热量的传递。当漩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，保持了稳定的强化传热作用。研究和实际应用证明：横槽纹管与单头螺旋槽纹管比较，在相同流速下，流体阻力要大一些，传热性能好些，其应用场合与螺槽纹管相同。

2.3波纹管 

对波纹管按流体力学观点分析：在波峰处流体速度降低，静压增加，在波谷处流速增加，静压降低。流体的流动在反复改变轴向压力梯度下进行，产生了剧烈的漩涡，冲刷流体的边界层，使边界层减薄。因此用波纹管做换热管从理论上讲：由于波节的存在，增加了对管内流体流动的扰动，使波纹管具有较好的传热效果，但流动特性不如光管的好。在低雷诺数下，波纹管的换热与阻力性能比明显好于光管；在高雷诺数下，波纹管与光管的换热与阻力性能比非常接近。

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