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管壳式换热器强化传热综述 摘要 根据国内外强化侍热技术的研究现状，着重介绍了管壳式换热嚣在壳程强化待热 方面开展的工作及取得的成果。 关键词 管壳式换热器 壳程 强化传热 Abstract Inthelightofthepresent statnsofstudyofthetechnology forintensificationof heat transferbothathomeandabroad．Thewor ontheintensificationofheattransferintheshell sideoftheshellandtubeheatexchangerismainlypresentedaswellastheresultobtained． Keywords shellandtubeheatexchanger shellside intensificationofheattransfer 中图分类号：TE965 文献标识码：A 随着现代工业的快速发展，对能源的需求越来越大．而利用高效换热器可以吸收化工、 石油生产过程中存在的大量余热，既节约了能源，又减少了污染。与板式、板翅式换热器相 比，管壳式换热器由于其适用性广、坚固耐用、密封性较好以及其结构简单、清洗方便是石 [1] 油、化工等领域应用最普遍的一种换热器(占整个换热器设备的70％以上) 。因此．如何最 大限度地利用热能和回收热能，强化管壳式换热器成为人们所研究的重点之一。 (一) 强化传热的途径 单位时间内的换热量Q与冷热流体的温差△t及传热面积F成正比，即：Q= ·F ·△t ．可 见强化传热可以通过增加传热面积F、加大传热温差△t ，提高传热系数K3个途径来实现。 1．1 增加传热面积F 增加传热面积不应理解为单一扩大设备体积或台数，而应是采用改变传热表面结构或材 料性能合理提高设备单位体积的传热面积．使设备高效、紧凑、轻巧。如采用螺旋螺纹管、 翅片管、波纹管、粗糙表面管、异形管等方法都能使传热面积增加。 1．2 加大传热温差△t 在考虑到实际工艺或设备是否允许的情况下，改变冷热流体温度或改变换热流体同的流 动方式如逆流、错流等，就可改变传热温差血，但这种方法受生产工艺、设备条件、环境条 件及经济性等方面限制，实际操作时有一定局限性。 1．3 提高传热系数 提高传热系数小的一侧传热面之传热系数．就可使设备总传热系数大幅度提高。当今世 界上强化传热研究的重点就是提高传热系数，有一种趋势是改善流体自身流动状态，加强湍 流来实现强化传热。管壳式换热器其主要换热元件是管子，因此改变营子截面形状、改变管 子表面结构、在管内插入扰流装置或在流体中掺八颗粒等都能改善流体自身流动状态从而达 [2] 到强化传热目的 。 （二）强化传热技术 换热器的强化传热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达到最多 [3]．强化传热技术的应用主要表征在设备尺寸缩小，投资省．可减少操作费用，获得较显著 的经济效益应用强化传热技术可以用结构相对紧凑的换热设备来传递规定的热量，还可以达 到以往传统换热器达不到的加热或冷却效果在设备改造过程中．开发新型换热器，常常受到 原设备所处工况的限制，所以．对传统的管壳式换热器采用强化传热措施是非常有效的传热 强化途径目前，常用螺纹管、波纹管、螺旋槽纹管、横纹管、缩放管、管内插入物等来代替 [4] 光管以达到强化传热的目的 ． （三）强化型管壳式换热器的发展现状 强化型管壳式换热器主要是从管程和壳程两大方面进行传热强化的． 3.1 管程强化传热 通常可对换热管进行加工得到各种结构不同的异形管，通过这些异形管进行传热强化． 3.1．1 螺旋槽纹管 [5-6] 螺旋槽纹管管壁是由光滑管挤压而成，有单头和多头之分，其管内传热强化主要因两种 流动方式起决定作用，一是螺旋槽对近壁处流动的限制作用，使管内流体做整体螺旋运动来 产生局部二次流；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 纹管能在有相变和无相变的传热中显著地提高管内外的给热系数，具有双面强化传热作用适 用对流、沸腾、冷凝等工况，抗污垢性能高于光管