強(qiáng)化傳熱的主要途徑是提高傳熱系數(shù)、擴(kuò)大傳熱面積和增大傳熱溫差等方式,其中提高傳熱系數(shù)是強(qiáng)化傳熱的重點(diǎn),主要是通過強(qiáng)化管程傳熱和殼程傳熱兩個(gè)方面得以實(shí)現(xiàn)。目前,管殼式換熱器強(qiáng)化傳熱方法主要有:采用改變傳熱元件本身的表面形狀及其表面處理方法,以獲得粗糙的表面和擴(kuò)展表面;用添加內(nèi)插物的方法以增加流體本身的繞流;將傳熱管的內(nèi)外表面軋制成不同的表面形狀,使管內(nèi)外流體同時(shí)產(chǎn)生湍流并達(dá)到同時(shí)擴(kuò)大管內(nèi)外有效傳熱面積的目的,提高傳熱管的傳熱性能;將傳熱管表面制成多孔狀,使氣泡核心的數(shù)量大幅度增加,從而提高總傳熱系數(shù)并可增加其抗污垢能力,改變管束支撐形式以獲得良好的流動分布,充分利用傳熱面積等。
管殼式換熱器的材料一般以碳鋼、不銹鋼和銅為主,其中碳鋼材質(zhì)的管板在作為冷卻器使用時(shí),其管板與列管的焊縫經(jīng)常出現(xiàn)腐蝕泄漏,泄漏物進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)污染環(huán)境又造成物料浪費(fèi)。管殼式換熱器在制作時(shí),管板與列管的焊接一般采用手工電弧焊,焊縫形狀存在不同程度的缺陷,如凹陷、氣孔、夾渣等,焊縫應(yīng)力的分布也不均勻。使用時(shí)管板部分一般與工業(yè)冷卻水接觸,而工業(yè)冷卻水中的雜質(zhì)、鹽類、氣體、微生物都會構(gòu)成對管板和焊縫的腐蝕,這就是我們常說的電化學(xué)腐蝕。研究表明,工業(yè)水無論是淡水還是海水,都會有各種離子和溶解的氧氣,其中氯離子和氧的濃度變化,對金屬的腐蝕形狀起重要作用。另外,金屬結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度也會影響腐蝕形態(tài)。因此,管板與列管焊縫的腐蝕以孔蝕和縫隙腐蝕為主。從外觀看,管板表面會有許多腐蝕產(chǎn)物和積沉物,分布著大小不等的凹坑。以海水為介質(zhì)時(shí),還會產(chǎn)生電偶腐蝕?;瘜W(xué)腐蝕就是介質(zhì)的腐蝕,換熱器管板接觸各種各樣的化學(xué)介質(zhì),就會受到化學(xué)介質(zhì)的腐蝕。另外,換熱器管板還會與換熱管之間產(chǎn)生一定的雙金屬腐蝕。
列管換熱器式換熱器由殼體、傳熱管束、管板、折翼子板(隔板)和管箱等預(yù)制構(gòu)件組成。殼體多見圓柱型,內(nèi)部裝有管束,管束兩側(cè)固定不變在管板上。進(jìn)行傳熱的冷熱二種流體,一種在管內(nèi)流通性,稱作管程流體;另一種在管中流通性,稱作殼程流體。為提高
管外流體的傳熱分指數(shù),一般在殼體內(nèi)安裝好幾個(gè)隔板。隔板可提高
殼程流體速度,迫使流體依照要求路程多次打橫依據(jù)管束,提升 流體滲流水準(zhǔn)。換排熱管在管板上可按等邊三角形或正方形排序。等邊三角形排序較密切,管外流體湍動水準(zhǔn)高,傳熱分指數(shù)大;正方形排序則管中清除方便快捷,可用易結(jié)垢的流體。
在管式換熱器內(nèi)進(jìn)行換熱的兩種流體 , 一種在管內(nèi)流動 , 其行程稱為管程;一種在管外流動 , 其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。為提高管外流體給熱系數(shù) , 通常在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)量的橫向折流檔板。折流檔板不僅可防止流體短路 , 增加流體速度 , 還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯流通過管束 , 使湍動程度大為增加。常用的檔板有圓缺形和圓盤形兩種 , 前者應(yīng)用更為廣泛 . 。流體在管內(nèi)每通過管束一次稱為一個(gè)管程 , 每通過殼體一次稱為一個(gè)殼程。為提高管內(nèi)流體的速度 , 可在兩端封頭內(nèi)設(shè)置適當(dāng)隔板 , 將全部管子平均分隔成若干組。這樣 , 流體可每次只通過部分管子而往返管束多次 , 稱為多管程。同樣 , 為提高管外流速 , 可在殼體內(nèi)安裝縱向檔板使流體多次通過殼體空間 , 稱多殼程。在管式換熱器內(nèi) , 由于管內(nèi)外流體溫度不同 , 殼體和管束的溫度也不同。