淺談換熱器節能技術

目前在我國石油化工行業中，換熱設備投資占設備投資的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構，這種結構決定了換熱器傳熱效果差，殼程壓降大，與我國正在推行的節能減排政策不相適應。因此提高換熱器的效能對化工行業節能減排、提高效益非常重要。

換熱器傳熱過程的強化就是力求使換熱器在單位時間內、單位傳熱面積傳遞的熱量盡可能增多。應用強化傳熱技術的目的是為了進一步提高換熱設備的效率，減少能量傳遞過程中的損失，更合理更有效地利用能源。提高傳熱系數，擴大單位傳熱面積，增大傳熱溫差是強化傳熱的三種途徑，其中提高傳熱系數是當今強化傳熱的重點。

2 換熱管強化傳熱技術

管程的強化傳熱通常是對光管進行加工得到各種結構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，通過這些異形管進行強化傳熱。

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，其管內強化傳熱主要由兩種流動方式決定：一是螺旋槽近壁處流動的限制作用，使管內流體做整體螺旋運動產生的局部二次流動；二是螺旋槽所導致的形體阻力，產生逆向壓力梯度使邊界層分離。螺旋槽紋管具有雙面強化傳熱的作用，適用于對流、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  

橫槽紋管的強化機理為：當管內流體流經橫向環肋時，管壁附近形成軸向漩渦，增加了邊界層的擾動，使邊界層分離，有利于熱量的傳遞。當漩渦將要消失時流體又經過下一個橫向環肋，因此不斷產生渦流，保持了穩定的強化傳熱作用。研究和實際應用證明：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，其應用場合與螺槽紋管相同。

2.3波紋管 

對波紋管按流體力學觀點分析：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。流體的流動在反復改變軸向壓力梯度下進行，產生了劇烈的漩渦，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：由于波節的存在，增加了對管內流體流動的擾動，使波紋管具有較好的傳熱效果，但流動特性不如光管的好。在低雷諾數下，波紋管的換熱與阻力性能比明顯好于光管；在高雷諾數下，波紋管與光管的換熱與阻力性能比非常接近。

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