换热器特性研究报告

换热器特性研究报告一、两壳程螺旋和弓形折流板管壳式换热器的性能比较陈秋炀

王秋旺

曾敏

黄彦平

肖泽军二、弓型折流板换热器动态特性研究

吴峰曾敏李丹琳王秋旺三、高温换热器研究开发进展

陈秋炀，曾敏，张冬洁，杨剑，王秋旺报告内容：一、两壳程螺旋和弓形折流板管壳式换热器的性能比较陈秋炀

王秋旺

曾敏

黄彦平

肖泽军

1引言管壳式换热器在化工、石油、能源行业中使用最为广泛,其结构包括弓形和螺旋折流板等几大类。但现有的螺旋折流板换热器为单壳程的形式，本课题组提出一种多壳程螺旋折流板管壳式换热器。并申请了专利。2多壳程螺旋折流板管壳式换热器专利号:200610041949.1

进出口挡板

专利号:200610041949.1

2多壳程螺旋折流板管壳式换热器内套管

专利号:200610041949.1

2多壳程螺旋折流板管壳式换热器内外螺旋转接口

专利号:200610041949.1

2多壳程螺旋折流板管壳式换热器外螺旋壳程

专利号:200610041949.1

2多壳程螺旋折流板管壳式换热器内螺旋壳程专利号:200610041949.1

2多壳程螺旋折流板管壳式换热器外螺旋壳程示意图

内螺旋壳程示意图

2多壳程螺旋折流板管壳式换热器3计算结果与分析单壳程弓形折流板单壳程螺旋折流板

3.1流场分析

两壳程弓形折流板(a)外螺旋壳程

(b)内螺旋壳程

两壳程螺旋折流板

3计算结果与分析3.1流场分析

h与G的关系

DP

与G的关系

两壳程螺旋折流板换热器的换热能力最高

螺旋折流板换热器在提高换热的同时，压降DP也提高了。

两壳程螺旋单壳程弓形3计算结果与分析3.2结果分析多壳程螺旋折流板管壳式换热器的优点：提高壳程流体的流速，从而提高换热效率，强化换热，带走更多的热量，提高生产效率，保证生产的安全。4小结二、弓型折流板换热器动态特性研究吴峰曾敏李丹琳王秋旺

换热器动态特性的研究对于换热器热过程的实时控制、状态计算、优化及合理利用是十分必要的。通过试验研究的方法对弓型折流板换热器的动态特性进行了研究，为相关换热设备的分析、设计及改进其控制系统提供依据。

弓型折流板换热器示意图1引言2试验系统

换热系统有着较大的热惯性，水回路出口温度的稳定速度快于油出口温度。这主要是由于油的物性而决定的。3试验结果与讨论不同流量扰动量下换热器进出口温升的变化规律

水侧不同流量扰动量下换热器响应情况

水流量的正负扰动对于换热器进出口温升的影响近似表现为线性变化，且随着流量扰动量的增加，其温升也迅速增加，流量扰动影响最大的为油出口温升，影响最小的为水进口温升3试验结果与讨论油侧不同流量扰动量下换热器响应情况

水进出口温升、油出口温升随着油流量扰动量的增加而增加，呈线性变化，而油进口温升变化趋势则相反。3试验结果与讨论

试验结果表明对于水-油换热器系统而言其热惯性比较大，特别是油工质，由于其Pr及Cp较大，流量扰动所引起温度变化的传播速度较慢，故系统的稳定时间较长，热惯性大。

研究表明弓型折流板换热器进出口温度变化呈现线性变化,进出口温升在正负流量扰动下其变化曲线具有对称特征。4小结三、高温换热器研究进展陈秋炀，曾敏，张冬洁，杨剑，王秋旺1.引言石油炼制加氢反应装置(565℃)高温高压的氨合成塔换热器(570℃)炼油设备外取热器(750℃)硫碘热化学制氢(850℃)乙烯裂解反应器和换热器(1000℃)氰化氢(HCN)合成(1000℃)……在石油、化工、能源等领域中，很多生产过程是在高温、高压下进行的。1.引言高温高压的生产过程中换热器是最容易发生故障的设备，所以高温换热器在确保生产过程的运作、提高生产的效率、保证生产安全性等方面都起着至关重要的作用。裂纹氧化氧化氧化2.高温换热器(HTHE)与低温换热器的区别辐射换热管径和间距较大不采用小尺寸的翅片材料热膨胀率

热应力高温换热器与低温换热器的结构也有所区别，常见的高温换热器结构如下：A、紧凑式金属原表面的环形回热器环形回热器

环形回热器芯体

2.高温换热器(HTHE)与低温换热器的区别常见的高温换热器结构如下：B、紧凑式金属原表面的矩形回热器

矩形回热器

矩形回热器的换热片2.高温换热器(HTHE)与低温换热器的区别常见的高温换热器结构如下：C、紧凑式金属二次表面换热器板翅式换热器（二次表面）

2.高温换热器(HTHE)与低温换热器的区别2.高温换热器(HTHE)与低温换热器的区别常见的高温换热器结构如下：D、金属管壳式换热器；E、陶瓷管壳式换热器；陶瓷管壳式换热器及其换热单元套管

常见的高温换热器结构如下：F、陶瓷板壳式换热器陶瓷板壳式换热器及其换热单元板

2.高温换热器(HTHE)与低温换热器的区别常见的高温换热器结构如下：

G、紧凑式陶瓷板式换热器三种紧凑式陶瓷板式换热器2.高温换热器(HTHE)与低温换热器的区别常见的高温换热器结构如下：

H、热管式回热器；I、蓄热式换热器。金属蓄热体陶瓷蓄热体2.高温换热器(HTHE)与低温换热器的区别3一般的设计应考虑的问题(1)对于高温换热器，在启动、关闭和负载波动的情况下，热应力是十分重要的参数。(2)高温换热器的热容量应降低，以缩短启动时间。(3)高温换热器（HTHEs）需要的材料昂贵。尤其在675℃以上，换热器的成本会有大幅度的提高。4材料的选择4.1高温镍基合金在800℃时也不会失去原来的硬度，可耐1200℃的高温；4.2高温铁基合金

钢铁,是应用最多的工程金属材料。可耐750℃的高温；4.3陶瓷和陶瓷纤维

在1500℃下仍保持很高的硬度。使用寿命长；4.4碳/碳复合材料

具有高强度、高模量、良好的断裂韧性、比重轻、热膨胀系数小等一系列优异性能，更特别的是碳/碳复合材料随温度的升高强度反而升高，可耐超过3300℃的高温；4.5碳化硅纤维

具有优异的耐热性、耐氧化性、耐辐射性，最高使用温度达1200℃，强度大。5高温冷却剂6高温换热器的应用高温换热器在石油、化工、能源、冶金、电力等领域有着广泛的应用。陶瓷管壳式换热器，最高温度为1500℃，最高压力为2.5MPa,耐高温、耐腐蚀，可作为合成化工厂的高温反应器、冶金厂的回热器或者玻璃制造厂的回热器等。

6高温换热器的应用意大利热那亚大学(Genova,Italy)和意大利安莎尔多能源公司(Ansaldo)研究所联合设计了带两级回热器的燃气轮机系统，将单级回热器分为高温级和低温级。该系统结构可降低系统的成本，这给回热器设计提供了一条新思路。

6高温换热器的应用我课题组对原表面换热片的流动、换热、热应力及制作加工等进行了研究分析，制造加工出100kW的矩形回热器。

6高温换热器的应用我课题组还设计了CW原表面的高效板式换热器，用作直燃式溴化锂吸收式空调机组加热装置中烟气余热回收的节能装置

。7小结材料研制冷却剂研制流动设计结构设计强度设计热力设计多学科交叉高温换热器的研制和开发

7小结高温换热器的研制开发对保证生产过程的顺利运作、提高生产的效率、保证生产安全性等方面都起着举足轻重的作用。四、报告总结（1）两壳程的螺旋折流板管壳式换热器