換熱器是在化工、石油、動(dòng)力、食品及其它許多工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位的一種儀器，是可以將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，可以將一種在不同溫度的兩種或兩種以上流體間實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞，是使熱量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，使流體溫度達(dá)到流程規(guī)定的指標(biāo)，以滿足工藝條件的需要，是提高能源利用率的主要設(shè)備之一。目前，我們都在強(qiáng)調(diào)節(jié)能環(huán)保，所以這樣的設(shè)備更加被利用起來(lái)，也有越來(lái)越多的廠家研發(fā)生產(chǎn)新型搞笑的換熱器設(shè)備，給用戶帶來(lái)了更大的選擇范圍，下面賢集網(wǎng)小編就為您匯總一下目前國(guó)內(nèi)外新型高效換熱器有哪些？

　　螺旋折流板換熱器  

　　螺旋折流板換熱器(圖1)是*新發(fā)展起來(lái)的一種管殼式換熱器,是由美國(guó)ABB公司提出的。其基本原理為:將圓截面的特制板安裝在“擬螺旋折流系統(tǒng)”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定傾斜度。相鄰折流板的周邊相接,與外圓處成連續(xù)螺旋狀。每個(gè)折流板與殼程流體的流動(dòng)方向成一定的角度,使殼程流體做螺旋運(yùn)動(dòng),能減少管板與殼體之間易結(jié)垢的死角,從而提高了換熱效率。在氣-水換熱的情況下,傳遞相同熱量時(shí),該換熱器可減少30%～40%的傳熱面積,節(jié)省材料20%～30%。相對(duì)于弓形折流板,螺旋折流板消除了弓形折流板的返混現(xiàn)象、卡門(mén)渦街,從而提高有效傳熱溫差,防止流動(dòng)誘導(dǎo)振動(dòng);在相同流速時(shí),殼程流動(dòng)壓降小;基本不存在震動(dòng)與傳熱死區(qū),不易結(jié)垢。對(duì)于低雷諾數(shù)下(Re<1000)的傳熱,螺旋折流板效。

　　折流桿式換熱器  

　　20世紀(jì)70年代初,美國(guó)菲利浦公司為了解決天然氣流動(dòng)振動(dòng)問(wèn)題,將管殼式換熱器中的折流板改成桿式支撐結(jié)構(gòu),開(kāi)發(fā)出折流桿換熱器(圖2)。研究表明,這種換熱器不但能防振,而且傳熱系數(shù)高。現(xiàn)在此種換熱器廣泛應(yīng)果更為突出用于單相沸騰和冷凝的各種工況。后來(lái)還出現(xiàn)了一種外導(dǎo)流筒折流桿換熱器,此種換熱器能*大限度地消除管殼式換熱器擋板的傳熱不活躍區(qū),增加了單位體積設(shè)備的有效傳熱面積。目前所有的浮頭式換熱器均采用了外導(dǎo)流筒。

　　近些年,又出現(xiàn)了直扁鋼條支撐方式和波浪型扁鋼支撐結(jié)構(gòu)等新型支撐結(jié)構(gòu)的折流桿換熱器,如圖3和圖4所示。這些新結(jié)構(gòu)除了增加有效換熱面積外,更主要的是提高了對(duì)管子震動(dòng)的抑制作用。

　　空心環(huán)管殼式換熱器  

　　空心環(huán)管殼式換熱器(圖5)是波形扁鋼條支承結(jié)構(gòu)下的正三角形布管學(xué)發(fā)明的一種新型管殼式換熱器。空心環(huán)是由直徑較小的鋼管截成短節(jié),均勻地分布于換熱管管間的同一截面上,呈線性接觸,在緊固裝置螺栓力的作用下,使管束相對(duì)緊密固定。從而支撐管束并促進(jìn)流體擾動(dòng)?？招沫h(huán)支撐往往與強(qiáng)化管組合使用,其特點(diǎn)是:

　　(1)殼程流阻低。殼程軸向流道空隙率達(dá)80%的空心環(huán)管間支承物對(duì)縱向流體的形體阻力幾乎可以忽略。

　　(2)傳熱膜系數(shù)高。該種結(jié)構(gòu)的換熱器可充分發(fā)揮粗糙型強(qiáng)化傳熱管的強(qiáng)化傳熱性能,利用傳熱管的周向粗糙肋,促進(jìn)縱向流體在傳熱界面上滯流層的湍流度,獲得比普通光滑管界面高80%～100%的傳熱膜系數(shù)。

　　管子自支承式換熱器  

　　近年來(lái),人們將殼程強(qiáng)化傳熱的兩種主要途徑綜合起來(lái)考慮,利用管子形狀的變化來(lái)達(dá)到相互支撐和強(qiáng)化傳熱雙重功能。目前主要有剌孔膜片式、螺旋扁管式和變截面管式幾種形式。24新型高效換熱器發(fā)展現(xiàn)狀及研究方向。

　　如圖6所示,剌孔膜片式其特點(diǎn)是刺孔膜片既是支撐元件,又是管壁的延伸,增大了單位體積內(nèi)的有效傳熱面積;膜片上的毛刺和小孔增大了流體湍流度,各區(qū)間的流體經(jīng)小孔實(shí)現(xiàn)一定程度的混合;刺和孔使換熱表面的邊界層不斷更新,減薄了層流底層厚度,從而提高了換熱系數(shù);殼程流體縱向流動(dòng),壓力降很小。

　　螺旋扁管(見(jiàn)圖7)(twistedtabe)是瑞典Allares公司近年推出的一種高效換熱元件。螺旋扁管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是管子換熱段的任一截面均為一長(zhǎng)圓,當(dāng)組裝成換熱器時(shí)可以混合管束,也可以是純螺旋扁管。螺旋扁管的截面類(lèi)似于橢圓管,橢圓的長(zhǎng)短軸比值根據(jù)換熱管程和殼程的流速設(shè)計(jì)確定,當(dāng)管程流量較低時(shí),可增大長(zhǎng)、短軸之比值,以減少流通截面、提高流速,使換熱器兩側(cè)處于較理想的流動(dòng)狀態(tài)。圖7 螺旋橢圓扁管  變截面管式(見(jiàn)圖8)是把普通圓管按一定節(jié)距壓制出互成90°或互成60°的扁圓形截面,利用這種變截面管互相支撐并構(gòu)成擾流元件。這種換熱器管子排列緊湊,減小了換熱器的尺寸和質(zhì)量,而且可實(shí)現(xiàn)管束間流體薄層流動(dòng)。其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,且是雙面強(qiáng)化管,但*大弱點(diǎn)是管內(nèi)阻力太大。

　　縱流管束換熱器  

　　流體在殼程中作縱向流動(dòng)是管殼式換熱器中*理想的流動(dòng)形式。為了將弓形折流板支撐的橫向流動(dòng)盡可能地改為平行于管子的縱向流動(dòng),消除滯留死區(qū),近年來(lái)開(kāi)發(fā)出了一些新型結(jié)構(gòu)。例如矩形孔、梅花孔等異形孔的折流板結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖9),這種折流板既能支承管子,又能讓傳熱介質(zhì)流過(guò)折流板,產(chǎn)生射流,從而消除了管子結(jié)垢和垢下腐蝕。后來(lái),德國(guó)GRIMMA公司制造的一種網(wǎng)狀整圓形折流板換熱器,傳熱效果優(yōu)于傳統(tǒng)的圓缺形折流板換熱器,其結(jié)構(gòu)為在折流板上開(kāi)橫排管孔,以4個(gè)孔為一組將管橋處銑通,殼側(cè)流體在管橋處沿著軸向流動(dòng),避免了流體因轉(zhuǎn)折引起的滯留區(qū)。瑞典的WELL和GEE提出的針翅管,既能擴(kuò)大傳熱面,又可造成流體的強(qiáng)烈擾動(dòng),極大地強(qiáng)化了傳熱,而且壓降不大,可大大節(jié)省支承板材料,是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外***的縱向流換熱器。

　　Packinox換熱器  

　　Packinox換熱器也稱作板殼換熱器,它由壓力容器外殼和傳熱板束兩部分組成(見(jiàn)圖10)。壓力容器外殼承受操作介質(zhì)壓力,板束由若干板片組焊而成,板片的流道設(shè)計(jì)成波紋狀人字形排列,相鄰板片走向相反,板片間相互交叉的波紋頂端形成接觸點(diǎn),用以支承冷熱介質(zhì)的壓差。這些接觸點(diǎn)使流體在整個(gè)換熱過(guò)程中處于湍流狀態(tài),既保持高的傳熱效率又產(chǎn)生高剪切力,抑制了板面上污垢的形成。板束的流道截面可以根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)和操作要求設(shè)計(jì)成各種當(dāng)量直徑和形狀。由板片焊接組裝而成的板束,固定于壓力容器殼體內(nèi)部的支架上,圖10 Packinox換熱器并用波紋膨脹節(jié)與殼體接管連接。

　　塊式換熱器

　　塊式換熱器*早由德國(guó)的HoeehstCeram技術(shù)股份公司發(fā)明(見(jiàn)圖11)。它是由厚度為018mm的片狀材料層疊在一起,然后用熱導(dǎo)率為120W/(m?9?9K)的陶瓷材料將其燒結(jié)成整體。該種換熱器具有耐高溫、耐氯化、耐氧化及耐腐蝕的特點(diǎn),其許用溫度可以達(dá)到1300～1400℃,一般用于超高溫和強(qiáng)腐蝕環(huán)境中。

　　整體翅片式換熱器  

　　整體翅片經(jīng)套脹或錫、釬焊固定于管束上而形成管翅式換熱器芯子(見(jiàn)圖12),常用于空調(diào)、制冷汽車(chē)的整體翅片換熱器、散熱器。套脹成本比錫焊或釬焊低得多,故一般采用套脹。采取適當(dāng)?shù)姆绞綄⑺c管板、集流箱或集流管連接以構(gòu)成管內(nèi)流道。管外空間也可以用金屬焊接方式嚴(yán)密密封來(lái)形成密閉的通道。翅片孔由專用的沖壓模具沖制而成,孔眼可以是單翻邊或雙翻邊形的。翻邊可以增加翅片與管子的接觸面積,保證翅片間有一定的間距。雙翻邊的剛度更好,脹管時(shí)不易被脹裂。可以采用機(jī)械或水力的方法脹管,管子被脹后與翅片貼緊。這種結(jié)構(gòu)要求管子和翅片材料的熱脹系44新型高效換熱器發(fā)展現(xiàn)狀及研究方向數(shù)比較接近。整體翅片的型式很多,*常用的是平直翅片、波紋翅片及間斷式翅片。在相同的翅片密度下,平直翅片有較低的阻力降,常用于對(duì)壓力降限制較嚴(yán)的場(chǎng)合。波紋翅片的性能優(yōu)于平直翅片,而且更加堅(jiān)固,廣泛地應(yīng)用于空調(diào)冷卻器及其它用途的換熱器。

　　毛細(xì)板式換熱器  

　　該種換熱器*早由德國(guó)的Enka公司制造(見(jiàn)圖13),它由多層毛細(xì)板疊合而成,板間距2～4mm。毛細(xì)板由直徑115mm、壁厚011mm的毛細(xì)管以環(huán)氧樹(shù)脂澆注而成。這種換熱器可用于從污染物和廢氣中回收熱量的場(chǎng)合。

　　熱管換熱器  

　　熱管(見(jiàn)圖14)是一種新型高效的傳熱元件。熱管是一個(gè)內(nèi)部抽成真空并充以少量液體的密封管,具有高效的導(dǎo)熱性能。在工作時(shí)熱流體通過(guò)熱管的一端外表面,冷流體通過(guò)熱管另一部分,籍助于管內(nèi)工質(zhì)的潛熱變化而進(jìn)行冷熱流體間的換熱。由于是潛熱的變化,具有相當(dāng)高的導(dǎo)熱能力,其當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)為銅、銀等金屬導(dǎo)熱系數(shù)的幾百倍。在20世紀(jì)60年代首先被應(yīng)用于宇航技術(shù)中,后來(lái)在電子、機(jī)械、化工和石油等行業(yè)也有了廣泛的應(yīng)用。熱管換熱器在國(guó)外已系列化生產(chǎn)。而我國(guó)經(jīng)過(guò)20多年努力先后開(kāi)發(fā)了氣-氣熱管換熱器、熱管蒸汽發(fā)生器和高溫?zé)峁?并在石油、化工、冶金、動(dòng)力以及水泥等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用,取得了良好的效果。

　　其他類(lèi)型新型換熱器  

　　除了以上介紹的一些新型高效換熱器外,還有以下幾種:HamonLummus公司的SRC空冷式冷凝器、NTIW列管式換熱器、英國(guó)CalGavin公司的絲狀花內(nèi)插物換熱器(hit2ran)、日本的Hybrid混合式換熱器,俄羅斯的變形翅片管換熱器、噴涂翅片管冷卻器、非釬焊金屬絲纏繞翅片管換熱器和螺旋繞管式換熱器、美國(guó)Chemineer公司的Kenics換熱器、日本的SM型換熱器(內(nèi)插靜態(tài)混合器)、美國(guó)的BrownFintubeLtd.的帶扭帶插入物的湍流增強(qiáng)式換熱器(exchangerwithturbulator)、美國(guó)Yuba公司的Hemilok換熱器、澳大利亞RoachHeatExchangers公司的柔性換熱器(flexibleheatexchanger)等。此外,還有日本日阪制作所生產(chǎn)的世界單臺(tái)*大處理能力為54《化工裝備技術(shù)》第28卷第6期2007年5000m3/h的UX-100型板式換熱器、法國(guó)NordonCryogenieS1N1C1公司生產(chǎn)的6900mm×1525mm×1300mm(長(zhǎng)×寬×高)換熱面為1500m2/m3的板翅式換熱器、英國(guó)MichaelWebbProcessEquipmentSupply公司的提箱式全焊板式換熱器和其他各種緊湊式換熱器(包括半焊式和全焊式板式換熱器)、美國(guó)傳熱公司的FIVER-ROD式防振結(jié)構(gòu)換熱器、法國(guó)LeCarbone公司推出的新奇換熱器(exoticheatexchanger)。如果您有興趣，可以關(guān)注賢集網(wǎng)，查看相關(guān)推薦，了解更多有關(guān)內(nèi)容。

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