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板式支撐的結構
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傳統的管殼式換熱器采用單弓形折流板支承,殼程流體易產生流動死角,傳熱面積無法被充分利用,因而殼程傳熱系...

板式支撐的結構

2014/7/22   本網原創   點擊數:

傳統的管殼式換熱器采用單弓形折流板支承,殼程流體易產生流動死角,傳熱面積無法被充分利用,因而殼程傳熱系數低、易結垢、流體阻力大。并且當流體橫向流過管束時還可能使管子產生誘導振動,破壞管子及其與管板連接的可靠性。因此,為了消除它的弊端,近20年來出現了許多新型的殼程折流板支承結構,如多弓形折流板、整圓形板、異形孔板、網狀板、弓形折流板加平行分隔板、螺旋折流板等。這些新型折流板支承結構的共同特點是盡可能地改善殼程流體流動和傳熱死區,降低殼程流體流動阻力,而且管束的抗振性也能得到增強。

一、雙弓形及三弓形折流板

雙弓形折流板在換熱器殼側將流體分成兩股平行束,橫向流動的長度(即橫流經過的列管數)大致為具有同樣缺口的單弓形折流板的一半,與具有相同折流板間距和缺口的單弓形折流板相比,雙弓形折流板的壓降為可比設備相應值的30%~50%,而傳熱系數是可比設備相應值的60%~80%[1]。類似于雙弓形折流板,三弓形及多弓形折流板則在換熱器殼側將流體分成三股或多股流。

二、整圓形折流板

為了盡可能地改變弓形折流板支承的橫向流動為平行于管子的縱向流動,消除滯留死區,提高流體在殼程的流速,在電站和石油化工中,出現了整圓形折流板。最初出現的整圓形折流板在板上鉆大圓孔,既讓管子通過,又有足夠的間隙讓流體通過。管內外流體總體呈縱向流動,傳熱溫差推動力大,并且由于管壁與孔板之間的圓環間隙通道對流體可產生射流作用,使流體離開空口很快就形成湍流,使壁面不易結垢,殼程傳熱得到強化。但整圓形折流板增大了換熱器殼體的直徑,并且由于缺乏管子支承結構,這種換熱器的管束抗振性能也很差。為改進大管孔整圓形折流板的不足,在管孔之間開小孔,使傳熱介質由小孔通過折流板,這樣就不用增大殼體的直徑了。

帶小孔的整圓形折流板在管孔與管子之間的間隙內很容易積垢,引起腐蝕。為了彌補這一缺陷,出現了矩形孔、梅花孔等異形孔的折流板結構,這種折流板既能支承管子,又能讓傳熱介質流過折流板,當介質流過管孔時,能產生射流,對管子有沖刷和自清潔作用,從而消除了管子結垢和垢下腐蝕。異形孔板雖然優點很多,但加工制造相對困難,費用偏高,因此工業上又出現了網狀整圓形折流板。其折流板為整圓,以每四個同一行的相鄰折流孔為一組,在小橋處銑通,殼程流體從銑口通過折流板,成全面積均勻縱向流動。

三、弓形折流板

加平行分隔板在單弓折流隔板管殼式換熱器的兩折流隔板間平行插入了一塊或數塊平行流分隔板,可將原通道改為多股平行通道,將原單股流分為多股平行流。這樣,就能有效控制板間回流死區的渦尺度,使板間流場得以均化及管間流阻得以減少。在Re不太高的情況下加兩塊平行流分隔板后,能在一定程度上控渦均化殼側流場,并且能起到較好的強化傳熱效果。帶平行流分隔板的弓形隔板換熱器的強化傳熱綜合性能評價因子在測量的Re范圍內,其值約為1.20~1.15左右,強化因子隨Re數的增加而減小,這種強化傳熱技術適合在中低雷諾數下采用]。

四、螺旋折流板

螺旋折流板是將傳統的垂直弓形板換成螺旋狀或近似螺旋狀的折流板,折流板與換熱器殼體橫斷面有一個傾斜角度,使得流體在殼程沿螺旋通道流動。按流道多少螺旋折流可分為單頭或雙頭

螺旋折流板換熱器的螺旋折流板使流體在殼側呈連續柱塞狀螺旋流動(即plug流),不會出現傳統折流板換熱器內的流動“死區”,并且由于旋流產生的渦與管束傳熱界面邊界層相互作用,使湍流度大幅度增強,有利于提高殼側傳熱膜系數。



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