螺旋折流板換熱器的研制與開發(fā).pdf

1、換熱器是廣泛應(yīng)用于化工、石油化工、動力、醫(yī)藥、冶金、制冷、輕工、海水淡化等工業(yè)領(lǐng)域的一種通用設(shè)備。換熱器是用來完成各種不同傳熱過程的設(shè)備，如：加熱或冷卻用的加熱器或冷卻器，蒸餾或冷凝用的蒸餾釜、重沸器或冷凝器，、蒸發(fā)設(shè)備中的加熱室等。在眾多類型的換熱器結(jié)構(gòu)中，管殼式換熱器由于結(jié)構(gòu)簡單、傳熱效果較好、設(shè)計(jì)加工工藝成熟以及適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)而成為是用得最廣泛的一種換熱設(shè)備類型，其中又以殼程采用弓形折流板支撐結(jié)構(gòu)居多。因?yàn)槠渖a(chǎn)成本低，選材范圍廣

2、，清洗方便，適應(yīng)性強(qiáng)，處理量大，工作可靠，且能適應(yīng)高溫高壓，傳熱面積幾乎不受限制，并且設(shè)計(jì)資料、設(shè)計(jì)方法及加工制造方法比較完善。但它卻存在著一些難以克服的缺點(diǎn)：在傳熱性能方面，殼程流體的曲折流動造成流體的流動死區(qū)；在水力學(xué)方面，殼程流體橫向沖擊管束，換熱器由于流體誘導(dǎo)振動而發(fā)生破壞；殼程流動阻力較大，使動力設(shè)備負(fù)荷增加；對于含雜質(zhì)的流體介質(zhì)，殼程極易形成污垢積累，縮短換熱器有效使用周期；殼程旁路流動的存在降低了換熱器整體性能。因而，針對

3、傳統(tǒng)管殼式弓形折流板換熱器的一系列缺點(diǎn)，開發(fā)新型高效換熱器，在有效利用能源的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備有效使用周期的提高并在不破壞現(xiàn)有生產(chǎn)工藝線路的前提下靈活實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)增容，就具有十分重要的工程意義和可觀的經(jīng)濟(jì)效益。而螺旋折流板管殼式換熱器正是基于這樣的考慮而研究開發(fā)的一種新型、高效、節(jié)能的傳熱設(shè)備。本文從結(jié)構(gòu)分析、數(shù)值模擬以及試驗(yàn)研究等方面對螺旋折流板換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能特點(diǎn)進(jìn)行了初步探討，主要研究工作包括： (1)分析了螺旋折流板換熱器

4、的工作原理，提出了螺旋折流板換熱器的設(shè)計(jì)思想與方法。 (2)對螺旋折流板換熱器折流板、相關(guān)配件以及整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了較為詳細(xì)的闡述，得到了不同結(jié)構(gòu)螺旋折流板的設(shè)計(jì)關(guān)系及加工裝配方法，可用于螺旋折流板換熱器的工業(yè)化生產(chǎn)。 (3)研究并開發(fā)出新型螺旋折流板；通過在實(shí)際制造中存在的問題進(jìn)行分析比較得出較為科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)的制造方法；同時(shí)對雙殼程螺旋折流板換熱器的設(shè)計(jì)思想做了初步探討。 (4)研究了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)

5、對弓形折流板換熱器以及螺旋折流板換熱器性能的影響。分析了折流板與殼體之間間隙、折流板螺距、添加繞流板以及改變流體物性等對螺旋折流板換熱器流動與傳熱效率的影響。結(jié)果表明，相同操作條件下，螺旋折流板換熱器綜合性能優(yōu)于普通弓形折流板換熱器。 (5)在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，對不同結(jié)構(gòu)螺旋折流板換熱器進(jìn)行性能試驗(yàn)研究，并與弓形折流板換熱器比較，得出了螺旋折流板換熱器的相關(guān)結(jié)論。 (6)通過在中國石油遼陽石油化纖公司機(jī)械廠制造過程及現(xiàn)場