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(dòng)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(jiǎn)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(dòng)造成流體的流動(dòng)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(dòng)而發(fā)生破壞；殼程流動(dòng)阻力較大，使動(dòng)力設(shè)備負(fù)荷增加；對(duì)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(dòng)的存在降低了換熱器整體性能。因而，針對(duì)

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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)螺旋折流板換熱器流動(dòng)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(duì)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(chǎng)