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換熱器廠帶您探討螺旋折流板列管式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)極其應(yīng)用
作者：換熱器 發(fā)布：2012年7月6日 瀏覽次數(shù): 5422
摘要：引見了螺旋折流板列管式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)其運(yùn)動(dòng)換熱的機(jī)理以及影響要素作了分析，并的對(duì)其在輪機(jī)工程中的合用問題提出了觀念。
關(guān)鍵詞：換熱器 螺旋折流板 傳熱
一、前語(yǔ)
熱交流器是船舶輪機(jī)中普及運(yùn)用的不成缺少的首要設(shè)備之一。諸如，縮短空氣冷卻器、主副機(jī)滑油冷卻器、氣缸套淡水冷卻器、燃油加熱器、蒸汽凝水器、給水加熱器等。殼管式換熱器措置才干大，高溫高壓適應(yīng)性強(qiáng)，換熱表面清洗便當(dāng)，因此，是船上管式換熱器中的首要型式。傳統(tǒng)的管殼式換熱器中大多采用弓形隔板支撐，流體在殼程呈“Z”形運(yùn)動(dòng)，弓形折流板使流體垂直沖擊殼體壁面，構(gòu)成較大的沿程壓降；折流板與殼體壁面相接處發(fā)作運(yùn)動(dòng)滯止死區(qū)，降低了換熱效率；高質(zhì)量流速的流體橫掠換熱牽制，可以誘導(dǎo)換熱管的振動(dòng)，縮短了換熱器的壽命（如圖 1）。
螺旋折流板換熱器是近年來提出的一種新型換熱裝置。由于其運(yùn)動(dòng)與傳熱優(yōu)勢(shì)取得了日益普及的運(yùn)用（如圖 2）。理論證明，這是一種比傳統(tǒng)垂直弓板折流和桿折流列管式換熱器有相當(dāng)優(yōu)勢(shì)的換代產(chǎn)品。其主體設(shè)計(jì)思想是將數(shù)塊扇形板安插成與換熱器軸線成一定傾斜角度陳列的近似螺旋形，使流體呈螺旋狀運(yùn)動(dòng)。常常見的設(shè)計(jì)方法是每塊折流板占?xì)こ虣M截面的 1/4，首尾相接。這種結(jié)構(gòu)的換熱器能有效降低殼程壓力損喪失，運(yùn)動(dòng)死區(qū)小，不易結(jié)垢，并且流體的湍動(dòng)后果有所加強(qiáng)，有利于強(qiáng)化傳熱。議論其運(yùn)動(dòng)與傳熱特征以及壓降等方面的功用，對(duì)其在輪機(jī)工程中的運(yùn)用有一定的指點(diǎn)意義。
二、螺旋折流板換熱器機(jī)理分析
1．結(jié)構(gòu)事理分析
殼管式的傳熱面由牽制構(gòu)成，流體在管外殼內(nèi)運(yùn)動(dòng)，稱為殼程；另一流體在管內(nèi)運(yùn)動(dòng)，稱為管程；內(nèi)部人世設(shè)有折流板以支承牽制，提高殼側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。
螺旋折流板換熱器的提出基于多么一種思想：經(jīng)由改動(dòng)殼側(cè)折流板的安插，使殼側(cè)流體呈連續(xù)的螺旋狀運(yùn)動(dòng)。因此，胡想的折流板安插應(yīng)該為連續(xù)的螺旋曲面。然則，螺旋曲面加工堅(jiān)苦，而且換熱管與折流板的一同也較難完成。思索到加工上的便當(dāng)，采用一系列的扇形平面板（稱之為螺旋折流板）替代曲面相間聯(lián)接，在殼側(cè)組成近似螺旋面，使殼側(cè)流體發(fā)作近似連續(xù)螺旋狀運(yùn)動(dòng)。粗淺來說，出于加工方面的思索，一個(gè)螺距取 2～4 塊折流板，相鄰折流板之間有連續(xù)搭接（圖 3a）和交錯(cuò)搭接（圖 3b）兩種辦法，按流道又可分為單螺旋（圖 3a、3b）和雙螺旋（圖 3c）兩種結(jié)構(gòu)。
從圖示 4 螺旋折流板折流走漏顯示圖可知，螺旋折流板換熱器殼程中的介質(zhì)運(yùn)動(dòng)盤繞換熱器牽制中心軸呈螺旋狀向前連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，極大地提高了管、殼程介質(zhì)的傳熱效率，較大幅度地降低了殼程壓力降，增添了換熱器牽制的振動(dòng)。
2．傳熱功用分析
傳熱系數(shù)是傳熱進(jìn)程的綜合回響，它的大小表征了進(jìn)程傳熱才干的強(qiáng)弱，是衡量換熱器傳熱功用的首要目的。
在螺旋流中，由于切線速度發(fā)作結(jié)果在流體上的離心力，流體外側(cè)的壓力升高，內(nèi)側(cè)壓力下降，流體在內(nèi)外壓差的結(jié)果下從外側(cè)向內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)，還中心的流體出現(xiàn)回流，構(gòu)成二次流。螺旋流和二次流相迭加，使湍流強(qiáng)度大幅度增強(qiáng)，并使湍流度徑向分布均勻化，然后增強(qiáng)換熱。二次運(yùn)動(dòng)的兇猛沖刷既可增強(qiáng)換熱又有除垢的一同優(yōu)點(diǎn)。還流體在殼程發(fā)作改動(dòng)運(yùn)動(dòng)，在離心力的結(jié)果輕賤體周期的改動(dòng)速度傾向，加強(qiáng)了流體的縱向攙雜，然后可以強(qiáng)化傳熱。在粗淺情況下，傳熱系數(shù)要比弓形折流板方法高 40%左右。因此，在一樣熱負(fù)荷的情況下可減小換熱器的尺寸和質(zhì)量。
螺旋運(yùn)動(dòng)的流體斜向沖刷牽制，在傾斜和改動(dòng)的雙重結(jié)果下，使速度鴻溝層變得很薄，使換熱系數(shù)大大增大 。
在螺旋折流板換熱器中，因?yàn)闅?cè)流體螺旋運(yùn)動(dòng)，流體會(huì)紕謬稱地從管子的兩邊區(qū)分，還管子上的鴻溝層會(huì)發(fā)作螺旋狀的流路。這種現(xiàn)象會(huì)改動(dòng)淺顯鴻溝層區(qū)分的特點(diǎn)，使鴻溝層減薄及增強(qiáng)鴻溝層的擾動(dòng)性，然后增大傳熱效率。
粘度較大介質(zhì)的換熱，污垢熱阻占總熱阻的 50%-70%螺旋通道內(nèi)高速改動(dòng)的介質(zhì)流有利于在殼程內(nèi)沖刷走顆粒物及沉淀物，消弭了卻垢嚴(yán)峻的三角死區(qū)，這關(guān)于換熱效率的提高極為有利。
3．壓降損喪失分析
弓形折流板垂直于換熱牽制，介質(zhì)運(yùn)動(dòng)傾向改動(dòng)大，發(fā)作的壓力損喪失也大，這是弓形折流板換熱器能耗大、壓力降大的首要啟事。螺旋折流板換熱器中的介質(zhì)在殼體內(nèi)連續(xù)平穩(wěn)改動(dòng)運(yùn)動(dòng)，沒有急劇的流向改動(dòng)，因此，殼程介質(zhì)壓力降較小。在一樣流量前提下可使壓降增添 45% 左右。
4．抗振功用分析
螺旋折流板換熱器殼程流體與管子軸向有一角度，減小了流體對(duì)管子的直接沖擊，螺旋折流板的連續(xù)支撐減小了牽制跨距，使管子和流體發(fā)作的振動(dòng)頻率差距加大，避免了共振。因此，螺旋折流板換熱器有優(yōu)勝的抗振功用。
三、螺旋折流板換熱器在輪機(jī)工程中的運(yùn)用
螺旋折流板換熱器的****特點(diǎn)是單位壓降下的殼側(cè)換熱系數(shù)高，這就意味著在獲得一樣的殼側(cè)換熱系數(shù)前提下，其殼側(cè)阻力將小于弓型折流板換熱器的，還其流量要大于弓型折流板換熱器的。因此，螺旋折流板換熱器在殼側(cè)壓力降或污垢熱阻限制比較嚴(yán)厲的場(chǎng)合，以及流體誘導(dǎo)振動(dòng)比較嚴(yán)峻的場(chǎng)合尤其顯示出其優(yōu)勝性。
與傳統(tǒng)弓形折流板式換熱器比較更合用于較粘稠的介質(zhì)及結(jié)垢嚴(yán)峻的介質(zhì)。螺旋折流板換熱器具有流道流程長(zhǎng)、單一且彎曲的特點(diǎn)。流體在螺旋型流道中運(yùn)動(dòng)發(fā)作的離心力能添加流體擾動(dòng)，及時(shí)破壞高粘度液體在管子上組成的液膜，對(duì)沉淀型污垢有自潔結(jié)果，合用于高粘介質(zhì)，如原油、渣油等。螺旋折流板換熱器具有優(yōu)勝的抗振性，非凡合用于介質(zhì)流量不果斷較大或汽液兩相的工況。
殼程側(cè)無(wú)滯流區(qū)與死區(qū)，無(wú)污垢聚積，因此，換熱器在整個(gè)運(yùn)用周期內(nèi)總傳熱系數(shù)下降很小，在裝置的運(yùn)用后期仍然具有優(yōu)勝的操作功用，可延長(zhǎng)檢修周期。
螺旋折流板列管式換熱器不宜用于冷凝器。在冷凝換熱場(chǎng)合，因?yàn)闅怏w運(yùn)動(dòng)阻力較小而且殼體不存在死區(qū)，不易結(jié)垢，垂直弓形板折流可以很好抵達(dá)冷凝換熱后果。在螺旋折流板列管式換熱器中，螺旋流上升氣流影響凝液下降，有時(shí)會(huì)在一定程度上抵消傾斜板引流結(jié)果。所以冷凝器未經(jīng)合理的工藝核算不宜選用螺旋折流板列管式換熱器。尤其是冷凝量較大，殼體底部液面有一定高度將組成水封鎖而使螺旋流延續(xù)時(shí)，更不能選用螺旋折流板列管式換熱器。
螺旋折流板換熱器也有一定的缺陷，其螺旋折流板和定距管的加工較弓形折流板換熱器堅(jiān)苦，需求專用的加工胎具，因此，其價(jià)值略高于弓形折流板換熱器。
主要產(chǎn)品：表冷器,空氣冷卻器,表面冷卻器等各類非標(biāo)化工設(shè)備。根據(jù)用戶需要可代為設(shè)計(jì)、制造整套設(shè)備。為答謝廣大客戶對(duì)我公司產(chǎn)品的厚愛，我們將在保證產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)的前提下，努力降低成本，以更優(yōu)惠的價(jià)格，更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)回報(bào)客戶。我公司嚴(yán)格執(zhí)行實(shí)施ISO9001:2000質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn),全面提高員工素質(zhì)。
關(guān)鍵詞：換熱器 螺旋折流板 傳熱
一、前語(yǔ)
熱交流器是船舶輪機(jī)中普及運(yùn)用的不成缺少的首要設(shè)備之一。諸如，縮短空氣冷卻器、主副機(jī)滑油冷卻器、氣缸套淡水冷卻器、燃油加熱器、蒸汽凝水器、給水加熱器等。殼管式換熱器措置才干大，高溫高壓適應(yīng)性強(qiáng)，換熱表面清洗便當(dāng)，因此，是船上管式換熱器中的首要型式。傳統(tǒng)的管殼式換熱器中大多采用弓形隔板支撐，流體在殼程呈“Z”形運(yùn)動(dòng)，弓形折流板使流體垂直沖擊殼體壁面，構(gòu)成較大的沿程壓降；折流板與殼體壁面相接處發(fā)作運(yùn)動(dòng)滯止死區(qū)，降低了換熱效率；高質(zhì)量流速的流體橫掠換熱牽制，可以誘導(dǎo)換熱管的振動(dòng)，縮短了換熱器的壽命（如圖 1）。
螺旋折流板換熱器是近年來提出的一種新型換熱裝置。由于其運(yùn)動(dòng)與傳熱優(yōu)勢(shì)取得了日益普及的運(yùn)用（如圖 2）。理論證明，這是一種比傳統(tǒng)垂直弓板折流和桿折流列管式換熱器有相當(dāng)優(yōu)勢(shì)的換代產(chǎn)品。其主體設(shè)計(jì)思想是將數(shù)塊扇形板安插成與換熱器軸線成一定傾斜角度陳列的近似螺旋形，使流體呈螺旋狀運(yùn)動(dòng)。常常見的設(shè)計(jì)方法是每塊折流板占?xì)こ虣M截面的 1/4，首尾相接。這種結(jié)構(gòu)的換熱器能有效降低殼程壓力損喪失，運(yùn)動(dòng)死區(qū)小，不易結(jié)垢，并且流體的湍動(dòng)后果有所加強(qiáng)，有利于強(qiáng)化傳熱。議論其運(yùn)動(dòng)與傳熱特征以及壓降等方面的功用，對(duì)其在輪機(jī)工程中的運(yùn)用有一定的指點(diǎn)意義。
二、螺旋折流板換熱器機(jī)理分析
1．結(jié)構(gòu)事理分析
殼管式的傳熱面由牽制構(gòu)成，流體在管外殼內(nèi)運(yùn)動(dòng)，稱為殼程；另一流體在管內(nèi)運(yùn)動(dòng)，稱為管程；內(nèi)部人世設(shè)有折流板以支承牽制，提高殼側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。
螺旋折流板換熱器的提出基于多么一種思想：經(jīng)由改動(dòng)殼側(cè)折流板的安插，使殼側(cè)流體呈連續(xù)的螺旋狀運(yùn)動(dòng)。因此，胡想的折流板安插應(yīng)該為連續(xù)的螺旋曲面。然則，螺旋曲面加工堅(jiān)苦，而且換熱管與折流板的一同也較難完成。思索到加工上的便當(dāng)，采用一系列的扇形平面板（稱之為螺旋折流板）替代曲面相間聯(lián)接，在殼側(cè)組成近似螺旋面，使殼側(cè)流體發(fā)作近似連續(xù)螺旋狀運(yùn)動(dòng)。粗淺來說，出于加工方面的思索，一個(gè)螺距取 2～4 塊折流板，相鄰折流板之間有連續(xù)搭接（圖 3a）和交錯(cuò)搭接（圖 3b）兩種辦法，按流道又可分為單螺旋（圖 3a、3b）和雙螺旋（圖 3c）兩種結(jié)構(gòu)。
從圖示 4 螺旋折流板折流走漏顯示圖可知，螺旋折流板換熱器殼程中的介質(zhì)運(yùn)動(dòng)盤繞換熱器牽制中心軸呈螺旋狀向前連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，極大地提高了管、殼程介質(zhì)的傳熱效率，較大幅度地降低了殼程壓力降，增添了換熱器牽制的振動(dòng)。
2．傳熱功用分析
傳熱系數(shù)是傳熱進(jìn)程的綜合回響，它的大小表征了進(jìn)程傳熱才干的強(qiáng)弱，是衡量換熱器傳熱功用的首要目的。
在螺旋流中，由于切線速度發(fā)作結(jié)果在流體上的離心力，流體外側(cè)的壓力升高，內(nèi)側(cè)壓力下降，流體在內(nèi)外壓差的結(jié)果下從外側(cè)向內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)，還中心的流體出現(xiàn)回流，構(gòu)成二次流。螺旋流和二次流相迭加，使湍流強(qiáng)度大幅度增強(qiáng)，并使湍流度徑向分布均勻化，然后增強(qiáng)換熱。二次運(yùn)動(dòng)的兇猛沖刷既可增強(qiáng)換熱又有除垢的一同優(yōu)點(diǎn)。還流體在殼程發(fā)作改動(dòng)運(yùn)動(dòng)，在離心力的結(jié)果輕賤體周期的改動(dòng)速度傾向，加強(qiáng)了流體的縱向攙雜，然后可以強(qiáng)化傳熱。在粗淺情況下，傳熱系數(shù)要比弓形折流板方法高 40%左右。因此，在一樣熱負(fù)荷的情況下可減小換熱器的尺寸和質(zhì)量。
螺旋運(yùn)動(dòng)的流體斜向沖刷牽制，在傾斜和改動(dòng)的雙重結(jié)果下，使速度鴻溝層變得很薄，使換熱系數(shù)大大增大 。
在螺旋折流板換熱器中，因?yàn)闅?cè)流體螺旋運(yùn)動(dòng)，流體會(huì)紕謬稱地從管子的兩邊區(qū)分，還管子上的鴻溝層會(huì)發(fā)作螺旋狀的流路。這種現(xiàn)象會(huì)改動(dòng)淺顯鴻溝層區(qū)分的特點(diǎn)，使鴻溝層減薄及增強(qiáng)鴻溝層的擾動(dòng)性，然后增大傳熱效率。
粘度較大介質(zhì)的換熱，污垢熱阻占總熱阻的 50%-70%螺旋通道內(nèi)高速改動(dòng)的介質(zhì)流有利于在殼程內(nèi)沖刷走顆粒物及沉淀物，消弭了卻垢嚴(yán)峻的三角死區(qū)，這關(guān)于換熱效率的提高極為有利。
3．壓降損喪失分析
弓形折流板垂直于換熱牽制，介質(zhì)運(yùn)動(dòng)傾向改動(dòng)大，發(fā)作的壓力損喪失也大，這是弓形折流板換熱器能耗大、壓力降大的首要啟事。螺旋折流板換熱器中的介質(zhì)在殼體內(nèi)連續(xù)平穩(wěn)改動(dòng)運(yùn)動(dòng)，沒有急劇的流向改動(dòng)，因此，殼程介質(zhì)壓力降較小。在一樣流量前提下可使壓降增添 45% 左右。
4．抗振功用分析
螺旋折流板換熱器殼程流體與管子軸向有一角度，減小了流體對(duì)管子的直接沖擊，螺旋折流板的連續(xù)支撐減小了牽制跨距，使管子和流體發(fā)作的振動(dòng)頻率差距加大，避免了共振。因此，螺旋折流板換熱器有優(yōu)勝的抗振功用。
三、螺旋折流板換熱器在輪機(jī)工程中的運(yùn)用
螺旋折流板換熱器的****特點(diǎn)是單位壓降下的殼側(cè)換熱系數(shù)高，這就意味著在獲得一樣的殼側(cè)換熱系數(shù)前提下，其殼側(cè)阻力將小于弓型折流板換熱器的，還其流量要大于弓型折流板換熱器的。因此，螺旋折流板換熱器在殼側(cè)壓力降或污垢熱阻限制比較嚴(yán)厲的場(chǎng)合，以及流體誘導(dǎo)振動(dòng)比較嚴(yán)峻的場(chǎng)合尤其顯示出其優(yōu)勝性。
與傳統(tǒng)弓形折流板式換熱器比較更合用于較粘稠的介質(zhì)及結(jié)垢嚴(yán)峻的介質(zhì)。螺旋折流板換熱器具有流道流程長(zhǎng)、單一且彎曲的特點(diǎn)。流體在螺旋型流道中運(yùn)動(dòng)發(fā)作的離心力能添加流體擾動(dòng)，及時(shí)破壞高粘度液體在管子上組成的液膜，對(duì)沉淀型污垢有自潔結(jié)果，合用于高粘介質(zhì)，如原油、渣油等。螺旋折流板換熱器具有優(yōu)勝的抗振性，非凡合用于介質(zhì)流量不果斷較大或汽液兩相的工況。
殼程側(cè)無(wú)滯流區(qū)與死區(qū)，無(wú)污垢聚積，因此，換熱器在整個(gè)運(yùn)用周期內(nèi)總傳熱系數(shù)下降很小，在裝置的運(yùn)用后期仍然具有優(yōu)勝的操作功用，可延長(zhǎng)檢修周期。
螺旋折流板列管式換熱器不宜用于冷凝器。在冷凝換熱場(chǎng)合，因?yàn)闅怏w運(yùn)動(dòng)阻力較小而且殼體不存在死區(qū)，不易結(jié)垢，垂直弓形板折流可以很好抵達(dá)冷凝換熱后果。在螺旋折流板列管式換熱器中，螺旋流上升氣流影響凝液下降，有時(shí)會(huì)在一定程度上抵消傾斜板引流結(jié)果。所以冷凝器未經(jīng)合理的工藝核算不宜選用螺旋折流板列管式換熱器。尤其是冷凝量較大，殼體底部液面有一定高度將組成水封鎖而使螺旋流延續(xù)時(shí)，更不能選用螺旋折流板列管式換熱器。
螺旋折流板換熱器也有一定的缺陷，其螺旋折流板和定距管的加工較弓形折流板換熱器堅(jiān)苦，需求專用的加工胎具，因此，其價(jià)值略高于弓形折流板換熱器。
主要產(chǎn)品：表冷器,空氣冷卻器,表面冷卻器等各類非標(biāo)化工設(shè)備。根據(jù)用戶需要可代為設(shè)計(jì)、制造整套設(shè)備。為答謝廣大客戶對(duì)我公司產(chǎn)品的厚愛，我們將在保證產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)的前提下，努力降低成本，以更優(yōu)惠的價(jià)格，更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)回報(bào)客戶。我公司嚴(yán)格執(zhí)行實(shí)施ISO9001:2000質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn),全面提高員工素質(zhì)。