套管式换热器国标

序号空气流量V（m3/h）空气进口温度t1（℃）空气出口温度t2（℃）蒸汽温度T（℃）R（cm)

110.1322.859.6116.018

212.2723.263.8116.026

315.5423.863.8116.042

419.1124.863.1116.064

521.7525.063.0116.084

624.2625.262.8116.0105

727.9625.663.0116.0140

831.1326.461.0116.0175

934.1927.060.2116.0212

1035.7727.559.0116.0233试验原始数据记录表

换热管内经D： 18mm ，换热管有效长度L： 1000mm

33334412NuRePrαΔtmAdlλuμcp32.734.518.376116580.728.273.2660.060.0210.0311.101005

32.334.925.068138790.738.870.5640.060.0210.0313.401006

31.435.631.324175430.748.570.3140.060.0210.031701006

30.436.836.85215560.757.170.320.060.0210.0320.901006

29.437.841.739246250.764.770.2960.060.0210.0323.701005

28.338.846.047274710.771.370.3330.060.0210.0326.501005

26.540.552.909316060.78270.0440.060.0210.0330.501005

24.542.054.036353100.783.670.8980.060.0210.033401005

23.044.256.803388000.787.971.1130.060.0210.0337.301005

22.045.356.12406730.786.771.5990.060.0210.033901005

第２５卷第１期　２０１１年２月　高校化学工程学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＣｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｆＣｈｉｎｅｓｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ　Ｎｏ．１、，０１．２５　Ｆｅｂ．　２Ｏｌ１　

文章编号：１００３－９０１５（２０１１）０１－００２４－０６　

螺旋片强化的套管式换热器壳侧传热特性　

张丽。－－，　

（１．天津大学化工学院，天津３０００７２；２　田密密　，昊剑华　，　

沈阳化工大学化学工程学院，辽宁沈阳１１０１４２）　

摘要：为揭示螺旋片强化套管式换热器壳侧传热的机理，以指导此类换热器的进一步强化，对螺旋片强化的套管式　

换热器壳侧的传热和阻力特性进行了实验研究，并与光滑内管换热器进行了比较；利用可实现的七嵋湍流模型，对螺　

旋片强化的套管式换热器壳侧流体的流动和传热特性进行了数值模拟，研究了正交螺旋坐标系下壳侧螺旋通道中的流　

场结构。实验结果表明，螺旋片能显著提高套管式换热器壳侧的传热性能；在船为４０００—１４０００，螺旋升角分别为４５＊、　

３７。、２７。、ｌ４。的换热器的传热系数是光滑内管换热器的１．３￣４．２倍；螺旋升角越小的换热器传热效果越好，但压降也　

越大。数值模拟结果表明，螺旋片能改变壳侧流场结构，使流场中产生了二次流动，从而强化了传热；螺旋升角越大，　

螺旋通道中心处的二次流动越弱。因此，对于螺旋升角较大的换热器，采用螺旋片复合其它强化技术改善螺旋通道中　

心处的二次流动状况是进一步提高其传热性能的关键。　

关键词：螺旋片；套管式换热器：强化传热；螺旋升角：二次流动　

中图分类号：ＴＫ１２４＇；ＴＫ１７２　文献标识码：Ａ　

Ｈｅａｔ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｈｅｌｌ　Ｓｉｄｅ　ｏｆ　Ｄｏｕｂｌｅ—Ｐｉｐｅ　Ｈｅａｔ　Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ　Ｅｎｈａｎｃｅｄ　

ｗｉｔｈ　Ｈｅｌｉｃａｌ　Ｆｉｎｓ　

ＺＨＡＮＧ　Ｌｉ　．一，ＴＩＡＮ　Ｍｉ．ｍｉ　，ＷＵ　Ｊｉａｎ．ｈｕａ　・　

󰀁󰀁收稿日期:2008-03-24作者简介:赵文阁(1965-),男,黑龙江嫩江人,工程师,从事制糖厂热动技术、热电厂运行技术、压力容器制造与开发。文章编号:1000-7466(2008)增刊-0062-03套管式列管换热器赵文阁1,韩新春2(1.大连顶金通用设备制造有限公司,辽宁大连󰀁116100;2.中国石油辽阳石化公司机械厂,辽宁辽阳󰀁111000)摘要:介绍了一种新型套管式管壳式换热器,该换热器结构上有创新,理论上有突破,具有换热性能好、结构强度高的特点。关键词:管壳式换热器;结构;创新中图分类号:TQ051󰀁501󰀁󰀁󰀁󰀁文献标志码:BBriefIntroductionofNewlyDevelopedDouble-tubeHeatExchangerZHAOWen-ge1,HANXin-chun2(1󰀁DingjinGenecalMachineryCo.Ltd.,Dalian,Dialian116100,China;2󰀁CNPCLiaoyangPetrochemicalFibreCompany,Liaoyang111000,China)Abstract:Anewtypeofjacketedrowtubeheatexchangerisintroduced.Theheatexchangerisinnovativeinitsstructurewit-breakthroughintheory.Ithasgoodperformanceinbothheattrans-ferandstructuralstrength.Keywords:tubularheatexchanger;structure;innovation󰀁󰀁长期以来,以结构强度高为特点的管壳式换热器始终居于间壁式换热器的主导地位。近些年来,由于节约能源日益受到重视,高换热性能的板式类换热器的应用发展比较迅速。最新出现的套管式列管换热器,不仅结构强度高,而且换热性能好,为探索理想的换热器结构做出了尝试。1󰀁板式、管壳式换热器的应用1.1󰀁板式换热器回顾换热器的发展历程可以看到,虽然板式换热设备的充分开发只是近些年的事情,但是其理论和技术的出现却要早的多。然而人们最初却舍弃了这种换热性能优异的换热器形式(换热效率一般为管壳式的2倍),而是选择并大量应用了换热性能较低但耐压耐温的管壳式换热器(压力一般可达10~30MPa,温度500~550󰀁[1])。由于板式类换热器的结构强度及耐温能力远低于管壳式换热器,所以,板式类换热器不能用于高压以及大多数的中压和温度较高的场合(板式换热器的使用压力小于3.5MPa,温度小于300󰀁[2]),这个缺点是由板式类换热器的结构特点所决定的,在其自身范围内无法改变和突破,这就严重地制约了这种高换热性能换热器的应用和发展。所以在最初的相当长的一段时期里,板式类换热器没有受到人们的重视,其技术进展也相当缓慢。即便是在其有了长足发展和应用的今天,仍然由于结构强度低的原因,它的应用领域也仍旧局限在一定范围内。到目前为止,板式换热器结构强度及耐温能力仍然没有得到根本性改变,但板式换热器近年来得到大量应用的原因不仅仅是城市集中供热的迅速发展,而与世界经济的发展和环境变化尤其是能源的日益紧缺密切相关。很显然,板式换热器这种高效换热设备也就顺理成章地受到重视,且在其结构强度所允许的范围内得到了大量应用,其制造技术也得到了很大发󰀁第37卷󰀁󰀁增刊󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁石󰀁油󰀁化󰀁工󰀁设󰀁备󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁Vol󰀁37Supplement󰀁󰀁2008年8月󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁PETRO-CHEMICALEQUIPMENT󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁Aug.2008󰀁展。不仅制造规格越来越大,而且结构形式也越来越多,并出现了不可拆的焊接式板式换热器,尽管不能方便地拆洗,但强度却有所增加。1.2󰀁管壳式换热器管壳式换热器由于始终受到普遍应用和重视,其理论研究的深度和设备改进的步伐都是板式类换热器所不能比拟的。近年来在新的节能及环保要求的技术革新中,其技术和发展速度又有所提高,许多新型高效换热器不断涌现,如折流杆换热器、新结构高效换热器、高效重沸器、高效冷凝器、双壳程换热器、螺纹管换热器、螺纹锁紧环换热器、󰀁环高压换热器、非金属换热器以及稀有金属换热器等[3]。这些新型高效换热器的出现,已经并正在为飞速发展的经济建设和能源节约作出贡献。1.3󰀁应用及改进通过以上2种换热设备的发展及应用历程我们不难看出,在板式换热器已经得到广泛发展和应用的今天,以下4个特点仍然是没有改变:󰀁管壳式换热器仍居于主导地位。󰀁管壳式换热器换热性能远低于板式换热器。󰀁板式换热器结构强度均低于管壳式换热器。󰀁没有换热性能强同时结构强度高的理想型换热器。由于上述原因,所以人们一直期望能够出现一种兼具二者优点的、传热性能高、结构强度好的理想形式的换热器。但这个目标显然不容易达到。一方面,在板式换热器若采用诸如管壳式换热器的耐压的圆管结构是比较复杂的问题。即使是设计较合理的螺旋板换热器,由于其截面是螺旋而不是圆,设备强度也不尽理想。另一方面,在管壳式换热器上采用类似板式类换热器的高效换热的薄板换热结构也是有一定难度的。如板壳式换热器,它是将板式换热装置整体固定于圆筒壳内,高换热同时获得了高强度,但结构及制造过于复杂,且并没有从本质上有机融合二者的优点。󰀁󰀁在管壳式换热器的技术改进中,人们往往把主要精力放在以下几个方面:󰀁换热管直径尽量的细小,这样,管子半径越小,温度梯度越大,有利于获得较高的传热系数。󰀁使管子内外表面变化,增加湍流程度及汽化功能等,如槽道、波纹、波节、翅片等等。󰀁改善管外液流的方式,如多程、错流、折流和导向等等。以上变化都在很大程度上改善或强化了传热,但由于不改变管内流体的柱状流动状态,不改变管内流体传热的规律,不改变管内滞流层厚度(热阻最大),所以传热性能和传热系数没有得到大幅度的提高,仍与板式类换热器在换热强度上有较大的差距。2󰀁套管式列管换热器套管式列管换热器在寻求解决以上诸问题方面作出了有益的探索。其结构模型见图1。在图1所示的套管束模型中,换热管束由众多的套管组成,每一根套管均由一根外管及其内部的一根同心内管共同构成,固定管束的管板共有4道,各外管两端固定于两道内管板上,各内管两端固定于两道外管板上。在每一个换热套管中,由内管与外管之间的间隙做为流体流动的流道,该流道呈薄层,截面为圆环状。该结构可以使B相流体在薄层的环形流道内前进,接受双向传热。除固定管板套管式列管换热器的基本形式外,U形管套管式列管换热器及浮头式套管束换热器(图2)的高温适应性能更好。图1󰀁套管束模型

天津大学学报第３５卷第３期２００２年６月　

ＪＯＵＲＮＡ１　ＯＦ　ＴＩＡＮＪ１Ｎ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　Ｖｏ１．３５　Ｎｏ．３　Ｍａｙ　２００２　

地源热泵的套管式地下换热器传热研究　

赵　军，袁伟峰，朱　强．周　倩，龚宇烈　

（天津大学电气自动化与能源工程学院．天津３０００７２）　

摘要：依据能量平衡．建立了地下浅埋套管式换热嚣待热模型．求解并分析了影响待热的主　

要因素．提出了强化换热的措施．路出了相应的函教关系目．　

关键词　地源热泵；套管式换热器；地下传热　

中图分类号：Ｔｕ¨１．１　文献标识码：Ａ　文章编号：Ｏｄ９３　２１　３７（２００１】Ｏ４—０３４５一Ｏ３　

地源热泵以大地为热源和热汇．通过埋人地下的　

换热器与大地进行冷热交换，实现建筑供热和空调目　

的．与空气源相比．地源温度比较稳定，可在夏冬两季　

分别提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度．国　

际最新研究动态表明　。　．有关埋人地下换热器的传热　

强化、土壤源热泵系统仿真及最佳匹配参数研究都是　

地源热泵发展的关键技术课题．　

１　套管式地下换热器传热平衡式　

１．１　大地初始温度的确定　

在理论模型计算中，需要大地初始温度了１　．由于　

受地表温度年周期性变化和Ｅｌ周期性变化的影响，大　

地初始温度了１　也具有周期性特点，并且其变化的幅值　

随地层深度的增加呈自然指数规律减小　考虑到日周　

期性波动的周期较小，工程上一般忽略地表温度日周　

期性变化对地温的影响．地温　（　．ｒ）随地层深度　

和时间ｒ的变化按Ｋｕｓｕｄａ分析模型　

一　ｍ＋Ａ￣ｅｘｐ（－√　ｘ）ｃｏｓ　√羞　（１）　

式中：　为从地表面算起的地层深度，ｍ；ｒ为从　

地表面温度年波幅出现算起的时间，ｈ；￡　（　．ｒ）为在ｒ　

时该深度　处的地温．Ｃ；ｆ　为地表面年平均温　

度，ＣｆＡ　为地表面年周期性波动波幅，Ｃ；Ｗ为温度　

年周期性波动频率，　一２　／丁一０．０００７１７２５；Ｔ为温度　

年波动周期，Ｔ一８７６０　ｈ．ｎ　为大地导温系数，ｍ　／ｓ，