管壳式换热器随着它的传热技术不断提高,在工业中被广泛应用。传热技术的进步得益于各国的不懈研究,终于取得很大的进展。强化的方向有两个:
(1)增大传热面积,但换热器的传热面积不可能无限制地增大,否则投资费用会大大增加,并且随着工业化的进展,设备要紧凑化;
(2)提高传热系数,主要是在壳程和强化传热系数这两个方向上下功夫。在这一方面上进行了大量的研究,并且取得了很大的成效。本文主要介绍管壳式换热器管程的强化传热———改变管子外形或在管内加入插入物,介绍了螺旋槽管、横纹管、螺旋扁管等多种强化传热管的研究进展。
1、螺旋槽管
螺旋槽管是一种管壁上具有外凸和内凸的异形管,管壁上的螺旋槽能在有相变和无相变的传热中明显提高管内外的传热系数,起到双边强化的作用。
2、管内插入物
管内插入物的类型有很多,主要有:麻花铁、螺旋线圈、螺旋带、螺旋片、扭带和静态混合器等。各种插入物的强化传热机理一般可分为以下四种:(1)形成旋转流;(2)破坏边界层;(3)中心流体与管壁流体产生置换作用;(4)产生二次流。管内插入物的优点是对旧的换热器设备进行改造,以提高其换热性能。在强化传热的同时,能达到清除污垢的目的。
3、内翅片管
内翅片管是采用特殊的焊接工艺和设备加工而成,流体在管内的换热过程为单相强制对流换热。其主要特点是通过在传热管管内扩大传热面积、强化管内传热的途径来提高管壳式换热器的传热性能。
4、缩放管
缩放管是由依次交替的多节渐缩段和渐扩段构成,流体在该管结构的作用下引起湍动,从而提高传热效率。缩放管应用于单相流的研究已开展很多。
5、三维内肋管
三维内肋管是通过专用的工具经过一定的方法对普通圆管内壁加工而成的高效强化传热元件。流体在管内受到三维肋的作用而使其热边界层的厚度减薄,从而提高对流传热膜系数。
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