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换热设备管壳式换热器【消息】量尺

量尺    换热器    
2020年11月06日

管壳式换热器作为一种传统的换热设备,适应性广,结构较简单,操作可靠,造价低,清洗方便,适用于高温高压等条件,目前在国内炼化生产中仍占有一定地位;但其传热效率低,同等换热负荷所需传热面积大,设备过重。当前对传统管壳式换热器的研究主要集中在三个方面:管程强化传热、壳程强化传热、整体强化传热。

1)管程强化传热。通过螺纹管、波纹管等强化管代替光管改变传热面形状,进而扩大传热面积强化管程传热效果,一般可提高传热系数15%左右。由于结构较为简单,容易加工,投资相对较低。

2)壳程强化传热。通过在壳侧设置折流板等导流支撑元件而实现壳侧传热效果的强化。弓形折流板换热器是一种早期应用较为广泛的传统管壳式换热器,壳程流体整体成“Z”型流动,结构简单,加工容易;但换热效率较低,压降大,振动大,存在流动死区,已经逐渐被新型管壳式换热器取代。

螺旋折流板式换热器通过采用一系列沿轴线展开的1/4螺旋折流板作为壳程侧支撑结构,形成近似螺旋柱塞流动,影响边界层的形成;在强化传热的同时,一定程度上减少了流动死区,降低了压降,比较适合高黏度介质(能保持较高传热效率),但1/4螺旋折流板存在三角漏流区)。该技术在石化行业得到了推广应用。中石化某企业常减压装置采用螺旋折流板换热器替代了传统管壳式换热器后,原油换热终温平均提高了16℃,节能效果显著。

连续螺旋折流板换热器是通过采用连续螺旋折流板作为壳程侧支撑结构,消除了1/4螺旋折流板形成的漏流区,使流体形成了连续而不间断的真正螺旋曲面运动,流体流速更大,且稳定无脉冲,有效防止了换热管束的振动,传热效率提高。目前该技术已用于中石油、中石化等企业。中石油某企业原油稳定工序采用该换热器后,经过4年的运行,显示该连续螺旋折流板换热器在缓解堵塞、提高换热系数、减小压力降、延缓清洗周期等方面,发挥了显著作用。

3)整体强化传热。扭曲管换热器是实现换热器管程和壳程整体强化的一种换热器。该类型换热器采用螺旋扭曲管为传热元件,管程流体产生以旋转扰动为主要特征的流动,壳程靠排列紧凑的扭曲管外缘点的接触起到相互支撑作用,并在换热管间形成连续的螺旋流动,壳程无折流板,流体无流动死区,强化了传热效果。该技术目前在国内中石化等企业有一定范围应用,并取得了较好效果。在某企业25×104t/a加氢裂化装置应用后,传热效率提高约35%,节省材料费用约30%。

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