螺旋折流板换热器PPT课件

1、引言1 不管努力的目标是什么，不管他干什么，他单枪匹马总是没有力量的。合群永远是一切善良思想的人最高需要 。 德.歌德 制作PPT是一项光荣而艰巨的任务，也是一个小组团队意识的体现。每个人的分工不同，但是不要认为分工有轻有重，每一项任务都是一样重要的！第1页/共29页2目录1.螺旋折流板换热器的提出2.螺旋折流板换热器的特性3.螺旋折流板换热器在工程上的应用举例4.总结第2页/共29页1.螺旋折流板换热器的提出2021-11-19背景弓形折流板换热器螺旋折流板换热器第3页/共29页2021-11-19 背景背景。概念换热器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。意义换热器是化工

2、、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。其中管壳式换热器应用最为广泛第4页/共29页弓形折流板换热器 2021-11-19优点 传统的管壳式换热器多采用弓形折流板换热器，该类换热器具有制造简单，运行可靠的优点，适合于壳侧流体处于较低流速的场合。缺点 由于流体在接近壳体壁面处的突然转向使能量损耗迅速增大,造成壳侧的沿程压力降的增大,另外,由于折流板与壳体之间的旁流和换热管与折流板之间漏流及死区的存在(如图1),使其壳侧流动特性的缺点十分明显。第5页/共29页6 图（1）弓形折流板换热示意图第6页/共29页螺旋折流板换热器的提出7 提出 科学家从改变折流板布置方式的角

3、度, 提出了螺旋折流板换热器的思想。原理 螺旋折流板换热器（见图2 ）通过将折流板布置成近似的螺旋面,使换热器中的壳侧流体呈连续的螺旋状流动,从而有效地降低壳侧的流动阻力及强化传热。第7页/共29页8 图（2） 螺旋折流板换热器第8页/共29页2. 2. 螺旋折流板换热器的特性螺旋折流板的特性传热特性流动性能防止结垢性能抗震性能2021-11-19第9页/共29页10传热特性传热特性 传热系数是传热过程的综合反映，是衡量换热器传热性能的重要指标 相比弓形折流板光管换热器，螺旋折流板光管换热器总传热系数和壳程换热系数分别提高 50%80%和90%。 一是流体在壳侧的螺旋流动更接近柱塞流动，提高了

4、传热温差 二是螺旋流动使壳侧流体存在径向的速度梯度并破坏了边界层，增加了传热系数 螺旋折流板换热器传热性能提高的幅度主要受螺旋角大小的影响。 不同螺旋角在相同的结构参数的情况下,通过对壳程单位压降传热系数的对比得出该结构下不同角度中传热性能较好的螺旋角度数(图3），可以发现18最好第10页/共29页2021-11-19图3 不同螺旋角的螺旋折流板换热器壳程传热系数对比第11页/共29页流动性能2021-11-19 对于换热器来说，壳侧压力降是表征介质流动性能的重要参数，泵的能量消耗依赖于换热器的压力降，因此较低的压力降可以减小换热器的操作费用。螺旋折流板换热器中的介质在壳体内连续平稳旋转流动，

5、没有急剧的流向改变，所以壳程介质压力降较小。第12页/共29页2021-11-19 目前比较精确的是通过实验方法确定的公式, 科学家通过实验方法并运用软件回归壳程压降计算公式为 P0 = f0 uL2B 式中： P0壳程压力降，Pa; u壳程流体流速，m/s; L管长，m; B螺旋折流板螺距，m； f0不同的螺旋角有不同的值，可通过查表得 出。第13页/共29页2021-11-19 图4 不同螺旋角的螺旋折流板换热器压降对比第14页/共29页2021-11-19 2.3 2.3 抗振性能 管壳式换热器管束振动主要是由壳程流体流动所引起的，振源为流体稳定流动产生的振动，如流体速度的波动，通过管道

6、或其它连接件传播的动力机械振动等。第15页/共29页2021-11-19 螺旋折流板换热器壳程流体与管子轴向有一角度，横向流弱，流体对管子的直接冲击较小，同时螺旋折流板的连续支撑减小了管束跨距，使管子和流体产生的振动频率差距加大，避免了共振，削弱了由于横流而产生的管束诱发振动，从而延长设备运行寿命，降低设备维修费用。第16页/共29页2021-11-19 2.4 2.4 防止结垢性能 由于弓形折流板换热器内流动死区的存在，使得含有杂质的污浊流体很容易在弓形折流板附近结垢，严重影响了换热器的运行效果与使用寿命。第17页/共29页2021-11-19 螺旋折流板换热器防止结垢能力主要表现在两个方面

7、，一个是其消除了流动死区，有效抑制了污垢的积累沉淀，防止污垢形成。另一个是，封闭螺旋道内形成高速旋转的介质流具有较大的离心力，可以将沉淀物及时冲刷走，减少污垢。第18页/共29页2021-11-193.螺旋折流板换热器在工程上的应用举例螺旋折流板换热器在工程上的应用举例 某炼油装置采用引进工艺包,专利商对其中一台“锅炉给水预热器”的压降要求很严格,换热器(结构见图5)壳程压降不得大于24kPa;为防止出口气相中夹带液体,要求壳程介质上进上出;设备的壳体、换热管、管板、折流板、接管嘴子均为(Cr,Mo)换热器工艺条件见表1。第19页/共29页2021-11-19 图5 换热器结构外形第20页/共

8、29页2021-11-19 表表1 1 工艺数据工艺数据第21页/共29页2021-11-19 由于壳程介质为纯气相,密度低、体积大,一般流速较高、压降较大,而且容易发生振动。工艺要求壳程压降越低越好,而且专利商要求壳程进、出口接口均布置在设备上部,这种要求限制了换热器的结构设计。第22页/共29页2021-11-19 主要的解决方案是改变折流板的结构，如果采用常规单弓形折流板或双弓形折流板不能有效地降低压降,则无法解决壳程压降问题。所以要采用螺旋折流板换热器来解决这些问题。第23页/共29页2021-11-19 采用螺旋折流板换热器的工艺设计结果如表2所示，可以看出来，采用螺旋折流板换热器，设备长度与炼油厂多数采用的6m管长接近,便于工艺安装专业做平面布置,设备壳径比“窗口不布管”形式小500mm,相应的法兰尺寸减小。节约了很多成本。第24页/共29页2021-11-19表表2 不同折流板结构工艺设计结果不同折流板结构工艺设计结果第25页/共29页2021-11-194.4.总结 螺旋折流板换热器在传热效率和压降等性能方面显示了其特有的优越性,并且具有良好的抗振性能和防垢性能，特别适用于易结垢、高黏度的介质，如原油、渣油等的强化传热。 但是又由于螺旋折流板换热器结构的原因，其制造加工比较复杂，成本高，制约了它的大规模推广，所以我们要追求一种快