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國外新型換熱器技術走向
國外新型換熱器技術走向
更新時間:2010-08-27 07:27:31    來源:sdhuge    點擊次數:

對國外換熱器市場的調查表明,管殼式換熱器占64%。雖然各種板式換熱器的競爭力在上升,但管殼式換熱器仍將占主導地位。隨著動力、石油化工工業的發展,其設備也繼續向著高溫、高壓、大型化方向發展。而換熱器在結構方面也有不少新的發展,素有"蒸汽王子"之稱的SECESPOL換熱器就是其中的典型。現就幾種新型換熱器的特點簡介如下:

  一、螺旋螺紋管換熱器
SECESPOL國際集團是一家國際性集團公司,歐洲換熱器專業制造商,在全世界20多個國家設有銷售網絡和服務機構。1988年發明了世界上第一臺螺旋螺紋管JAD換熱器,因其在汽水換熱領域無可比擬的優勢,換熱系數最高達14000w/㎡.℃,最高耐溫400℃,在歐洲被譽為“蒸汽王子”。SECESPOL國際集團將堅持運用最先進的換熱技術,研制生產最佳性能的換熱器,提供最優質的工程服務,全力滿足客戶的需求。

二、氣動噴涂翅片管換熱器
   俄羅斯提出了一種先進方法,即氣動噴涂法,來提高翅片化表面的性能。其實質是采用高速的冷的或稍微加溫的含微粒的流體給翅片表面噴鍍粉末粒子。用該方法不僅可噴涂金屬還能噴涂合金和陶瓷(金屬陶瓷混合物),從而得到各種不同性能的表面。
   通常在實踐中翅片底面的接觸阻力是限制管子加裝翅片的因素之一。為了評估翅片管換熱器元件進行了試驗研究。試驗是采用在翅片表面噴涂AC-鋁,并添加了 24A白色電爐氧化鋁。將試驗所得數據加以整理,便可評估翅片底面的接觸阻力。
   將研究的翅片的效率與計算數據進行比較,得出的結論是:氣動噴涂翅片的底面的接觸阻力對效率無實質性影響。為了證實這一點,又對基部(管子)與表面(翅片)的過渡區進行了金相結構分析。
   對過渡區試片的分析表明,連接邊界的整個長度上無不嚴密性的微裂紋。所以,氣動噴涂法促進表面與基本相互作用的分支邊界的形成,能促進粉末粒子向基體的滲透,這就說明了附著強度高,有物理接觸和金屬鏈形成。
   因而氣動噴涂法不但可用于成型,還可用來將按普通方法制造的翅片固定在換熱器管子的表面上,也可用來對普通翅片的底面進行補充加固。可以預計,氣動噴涂法在緊湊高效換熱器的生產中,將會得到廣泛應用。
  三、螺旋折流板換熱器
   在管殼式換熱器中,殼程通常是一個薄弱環節。通常普通的弓形折流板能造成曲折的流道系統(Z字形流道),這樣會導致較大的死角和相對高的返混。而這些死角又能造成殼程結垢加劇,對傳熱效率不利。返混也能使平均溫差失真和縮小。其后果是,與活塞流相比,弓形折流板會降低凈傳熱。優越弓形折流板管殼式換熱器很難滿足高熱效率的要求,故常為其他型式的換熱器所取代(如緊湊型板式換熱器)。
   對普通折流板幾何形狀的改進,是發展殼程的第一步。雖然引進了密封條和附加諸如偏轉折流板及采取其他措施來改進換熱器的性能,但普通折流板設計的主要缺點依然存在。
   為此,美國提出了一種新方案,即建議采用螺旋狀折流板。這種設計的先進性已為流體動力學研究和傳熱試驗結果所證實,此設計已獲得專利權。此種結構克服了普通折流板的主要缺點。
   螺旋折流板的設計原理很簡單:將圓截面的特制板安裝在“擬螺旋折流系統” 中,每塊折流板占換熱器殼程中橫剖面的四分之一,其傾角朝向換熱器的軸線,即與換熱器軸線保持一傾斜度。相鄰折流板的周邊相接,與外圓處成連續螺旋狀。折流板的軸向重疊,如欲縮小支持管子的跨度,也可得到雙螺旋設計。
   螺旋折流板結構可滿足相對寬的工藝條件。此種設計具有很大的靈活性,可針對不同操作條件,選取最佳的螺旋角;可分別情況選用重疊折流板或是雙螺旋折流板結構。
   四、新型麻花管換熱器
   瑞典Alares公司開發了一種扁管換熱器,通常稱為麻花管換熱器。美國休斯頓的布朗公司做了改進。螺旋扁管的制造過程包括了“壓扁”與“熱扭”兩個工序。改進后的麻花管換熱器同傳統的管殼式換熱器一樣簡單,但有許多激動人心的進步,它獲得了如下的技術經濟效益:改進了傳熱,減少了結垢,真正的逆流,降低了成本,無振動,節省了空間,無折流元件。
   由于管子結構獨特使管程與殼程同時處于螺旋運動,促進了湍流程度。該換熱器總傳熱系數較常規換熱器高40%,而壓力降幾乎相等。組裝換熱器時也可采用螺旋扁管與光管混合方式。
   該換熱器嚴格按照ASME標準制造。凡是用管殼式換熱器和傳統裝置之處均可用此種換熱器取代。它能獲得普通管殼式換熱器和板框式傳熱設備所獲得的最佳值。估計在化工、石油化工行業中具有廣闊的應用前景。
   五、非釬焊繞絲筋管螺旋管式換熱器
   在管子上纏繞金屬絲作為筋條(翅片)的螺旋管式換熱器(TA),一般都是采用焊接方法將金屬絲固定在管子上。但這種方法對整個設備的質量有一系列的影響,因為釬焊法必將從換熱中“扣除”很大一部分管子和金屬絲的表面。更重要的是,由于焊料迅速老化和破碎會造成機器和設備堵塞,隨之提前報損。
   俄羅斯推薦一種新方法制造繞絲筋管,即借助在管子上纏繞和拉緊金屬絲時產生的機械接觸來固定筋條。采用此法能促進得到釬焊時的連續特性(即將金屬絲可靠地固定在管子上,而管子的截面又不過分壓緊),故對于金屬絲僅用做隔斷時,可以認為是較釬焊更受歡迎的方法。但若利用金屬絲作為筋條(翅片)以增加換熱面積時,只有當非釬焊筋條的有效傳熱面不小于釬焊連接時,才應更偏重于此方法。
   試驗表明,當金屬絲與管子為線性接觸時,有效傳熱面最大,但此時金屬絲會沿管子滑動。所以關鍵是要選取最佳的接觸寬度,也就是繞絲時管子變形留下的痕跡的寬度。這樣,非釬焊時的有效傳熱面要比釬焊時大。

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