波纹管换热器

1、波纹管是以普通光滑换热管为基管，采用无切削滚扎工艺使管内外表面金属 塑性变形而成，双侧带有波纹的管型。波纹管管内被挤出凸肋，从而改变了管内 壁滞流层的流动状态，减少了流体传热热阻，增强了传热效果。其常见的几何参 数为：对于25x2.5mm 的换热管，波距 s=1719mm，波谷 =1.41.6mm；对 于19x2.0mm的换热管，波距s=1113mm，波谷=1.01.2mm。其结构图如 图1。波纹管换热器采用了特殊截面波形管换热元件，用波纹型强化传热管取代 管壳式换热器中的直管，将波纹管的优点与管壳结构的优点相结合，使换热器具 有更好的传热效果和使用性能。任何一种新型强化传热管的研究都离不开传

2、热理 论的指导，对无相变传热来说，所有的研究均是以破坏边界层，使边界层减薄， 降低边界层热阻，从而提高传热系数为目的。波纹换热管也不例外，其传热机理 如下：图1.波纹管结构图图2.波纹管内流动模型:G1 |( |# & F* z3 P;a/ y. E V2 b, r边界层的破坏。& q E# j p2 s% / H: N/ m波纹管是一种大小圆弧相切、内外型如波纹状的薄壁管子，具有呈周期变化 的流道形状，其内流体流动模型如图2。波纹管特殊的波峰与波谷设计，使管内 流体分为等直径流速型和弧形流速型，流体沿流动方向在波峰处速度降低、静压 增大；波谷处速度增加、静压减小，使流速和压力总是处于规律性的

3、扰动状态， 冷热流体流动时会产生强烈扰动，流动状态达到充分湍流，使管内外流体不能形 成与轴线平行的流股，管内外流体的温度、密度、杂质含量沿径向均匀分布。这 样流体在反复改变速度及压力梯度下进行的，产生的漩涡冲刷着边界层，极大地 破坏了边界层的形成。这种周期性的截面变化增加了靠近管壁附近的湍流强度和 湍流的给热能力，使层流和过渡流达到湍流换热。当湍流即将消失时，流体又流 经下一个波纹凸起，不断产生轴向扰动，保持稳定连续地强化作用，从而提高了 传热速率，使传热效果显著提高。喷射与节流效应。在波纹管的弧形段进口处发生喷射效应，在出口处发生截流效应，两种效应 的结果使管内侧产生无数小漩涡，加强了流体的

4、湍流。弧形段内流体释放能量， 而在直线段内流体积聚能量，流体在管内周期性的能量积聚与释放使整个换热管 内表面都受到流体冲刷。管内扰动现象。如前所述，由于波纹管式换热管束具有呈周期性变化的流道形状，因而，当 介质在管内流动时，会产生较强烈的管内扰动现象。也正是由于这种现象的存在， 使得即使介质流量发生变化或水质变差时，其管内垢膜及沉积物难以在管壁处生 成和聚集。所以使用波纹管式换热管束，不易形成污垢层，从而使换热系数得到 提高，换热器能够实现长期而稳定的强化传热。% R0 X; r5 T3 a6 D; Y; Y,g O f9 x3 ?波纹管换热器属于列管式换热器，它由壳体、管束、管板和封头等几部

5、分 组成。在壳体内安装有数块折流挡板，不仅可防止流体短路、增加流体速度，而 且还可以迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍流程度增加。波纹管换热 器的列管采用钛材质波纹管，非普通直管，其特点为：热效率高。由于换热管采用波纹形式，管内流道截面连续不断地突变， 造成流体即使在流速很低的情况下也始终处于高度湍流状态，难以形成层流，使 对流传热的主要热阻被有效地克服，管内外传热被同时强化，因而传热系数很高， 一般为直管式的2-3倍。防垢能力强。由于流道内流体的高度湍流，使流体中的微粒难以沉积 结垢，即使有少量污垢生成，由于波纹管上存在管壳程温差应力而产生的应变， 使具有弹性特征的波纹管曲率发生微观变

6、化，从而使波纹管换热器具有自然防垢 和自然除垢的能力。介质在管内外强烈湍流对管壁冲刷强烈，另外波纹管表面的 光滑弧线也能抑制水垢的生成和生长。8 Z0人-_8 W$ P”人J8 ?防漏能力强。因为每根换热管的各个波纹都具有自身补偿热胀冷缩的 功能，因此不需要膨胀节之类的设置来减少管壳程的温差应力，有较强的适应热 膨胀能力，从而减少了因热胀冷缩造成的设备开焊等漏损的可能。；Q3y, D0 G2 U+ B防震能力强。由于换热管波纹的加工，使其自身带有可塑性，而且可 选用具有较好可塑性的不锈钢等材料来减小振动。此外，采用了波纹管与套管焊 接后，再与管板相焊的结构，这样就使波纹换热管与管板不直接接触，

7、减少了因 厚度差引起的局部应力。与波纹管焊接的套管处，采用了缓冲节结构，也提高了 其抗震性能。5 q, u3 G6 C3 ? U5 Y动态性能好。由于产生强化扰动的流速范围达0.2m/s以上，故负荷变 化而引起的管内流速变化时，也不影响换热性能。/ b5 l) 2 Y2 S( W9 、5 Q, E减少设备维修量。由于该产品不污、不堵、不腐蚀、不结垢、密封性 能好，不必像其它换热器那样年年维修。一旦需维修，工作量也很小。& ( o$ Z1 n0 c$ t& c* P较高的承压能力。由于换热管做成一个个的波纹形结构，比光管增强 了其承载压力的能力，使其更适合在较高的压力下工作。* o# & ; k9 G& v1 7 W波纹管式换热器在研制、开发阶段主要针对水-水换热。水-水换热器设计、 生产、质量已基本稳定。近年来，板式换热器发展速度很快，技术上也得到不断 更新，主要在板型、密封胶带、安装形式等方面作了重大改进。因此只要温度、 压力不是很高(低于200C、1.6MPa)，其工程造价、运行成本都很低，换热能力不 仅传统