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介紹管殼式換熱器的傳熱知識

管殼式換熱器是工業中應用廣泛、運用可靠性良好的一種換熱設備。在二十世紀六、七十年始了強化技術的研究。強化傳熱主要有兩種途徑:

(1)增大傳熱面積,但換熱器的傳熱面積不可能制地增大,否則投資費用會大大增加,并且隨著工業化的進展,設備要緊湊化;

(2)提高傳熱系數,主要從管程和殼程傳熱強化系數的提高方面上考慮。許多科研工作者已經在這一方面上進行了大量的研究,并且取得了很大的成效。本文主要討論了管殼式換熱器管程的強化傳熱———改變管子外形或在管內加入插入物,介紹了螺旋槽管、橫紋管、螺旋扁管、管內插入物、翅片管、縮放管和三維內肋管等多種強化傳熱管的研究進展。

1螺旋槽管

螺旋槽管是一種管壁上具有外凸和內凸的異形管,管壁上的螺旋槽能在有相變和無相變的傳熱中明顯提高管內外的傳熱系數,起到雙邊強化的作用。根據在光管表面加工螺旋槽的類型螺旋槽管有單頭和多頭之分,其主要結構參數有槽深e、槽距p和槽旋角β。美國、英國、日本從1970年至1980年間對螺旋槽管進行了大量的研究[1]。華南理工大學、北京理工大學和重慶大學也對螺旋槽管進行試驗研究,而且都取得顯著的成效。此外,研究還表明單頭螺旋槽管比多頭螺旋槽管的性能好。

2橫紋管

1974年前蘇聯首先提出橫紋管,它是一種用普通圓管作毛胚,在管外壁經簡單滾軋出與軸線垂直的凹槽,同時在管內形成一圈突起的環肋。其強化機理為:當管內流體經橫向環肋時,管壁附近形成軸向漩渦,增加了邊界層的擾動,有利于熱量通過邊界層的傳遞。當渦流即將消失時,流體又流經下一個橫肋,不斷產生軸向渦流,因而保持連續且穩定的強化作用。

3螺旋扁管

螺旋扁管是瑞士Allares公司首先提出、美國Brown公司經過改進的一種換熱管。由于管子的結構,流體在管內處于螺旋流動,促湍流程度。

管式換熱器的使用方法

         管式換熱器是目前應用廣泛的一種。其結構簡單、堅固，制造容易，資料范圍廣泛，處置能力可以很大，適應性強。但在傳熱效率、設備的緊湊性、單位傳熱面積的金屬消耗量方面，還稍次于各種板式冷凝器。這種冷凝器通常包括固定管板式、U形管式和浮頭式三種。列管式冷凝器主要由外殼、管板又稱花板管束、頂蓋又稱封頭等部件構成。

         圓形外殼內裝入平行管束，管式兩端固定在管板上。管子在管板上的固定方法一般采用焊接法或脹管法。裝有進口或出口管的頂蓋用螺釘與外殼兩端法蘭相連，頂蓋與管板之間構成流體的分配室。

板式換熱器不定期清洗的危害

     板式換熱器主要由傳熱板片、密封墊片、兩端壓板、夾緊螺栓、支架等組成。傳熱板片是換熱器主要起換熱作用的元件，一般波紋做成人字形，按照流體介質的不同，傳熱板片的材質也不一樣，大多采用不銹鋼和鈦材制作而成；密封墊片主要是在換熱板片之間起密封作用。材質有：，三元乙丙橡膠，氟橡膠等，根據不同介質采用不同橡膠；兩端壓板主要是夾緊壓住所有的傳熱板片，保證流體介質不泄漏；夾緊螺栓主要是起緊固兩端壓板的作用。夾緊螺栓一般是雙頭螺紋，預緊螺栓時，使固定板片的力矩均勻；掛架：主要是支承換熱板片，使其拆卸、清洗、組裝等方便。 

      板式換熱器如果不定期清洗長期結垢堵塞導致換熱條件惡化，板式換熱器傳熱表面超過額定溫度或局部過熱，可能引起換熱器裂紋和爆管，導致事故的發生。增加了能源消耗，達不到節能的效果。污垢的積累威脅著換熱器的安全運行，縮短了換熱器的使用壽命，使換熱器面臨設備停機檢修。嚴重時，需要將原有換熱器報廢，更換為新設備。

     由于板式換熱器的板材數量較多，需要逐個清洗，更換全部新墊片。因此，大修時一般將板式換熱器整體吊離安裝位置，在合適的地方拆卸檢修。當板材上的水垢很薄，且水垢層易溶于水時，可將板材置于水箱中，用柔軟的纖維棕毛沖洗擦拭，或用1-29cg/cmz的加壓水或低壓蒸汽沖洗。任何情況下都不應使用火焰加熱。檢修前，應仔細檢查需要更換的墊片。表面應平整，厚度應一致，無橫裂、氣泡、縫隙、老化、搭接和對接痕跡。先拆下連接管，然后依次對角松開固定螺栓。系統氣體、壓力、溫度等參數滿足維修要求后，方可進場施工。

     板式換熱器清洗不及時，水中的水垢未被完全過濾，導致出水口的水未被完全過濾直接供應給用戶。一般的生活熱水機組基本都是用來洗浴的。未經過濾的水長期接觸皮膚，會對人體產生不良結果，影響人體健康。