空心环管壳式换热器

随着硫酸工业装置的大型化，转化气体换热器的单台面积与直径也越来越大，作者为某企业年产530kt冶炼烟气制酸设计的转化气体换热器直径已达6～7m。这表明换热器的长径比随工业生产规模的增大而会变得越来越小，尤其是系统中的热热交换器，这对形成壳程轴流型的管壳式换热器会有一定的困难。在传热条件许可的情况下，作者已对一些较大型硫酸生产系统采用了横向冲刷错流换热型的换热器，其传热性能与空心环管壳式换热器相近，面积相当，整体结构比较简单，且重量较轻。我们在新设计的该种换热器中均采用急扩加速流新型缩放管，可以获得较高的传热强化性能。 空心环网板管间支承物的Zui大优点就是纵向流道的空隙率很大，可高达80％，这对壳程轴向流动的流体造成的形体阻力非常小，这有利于将壳程的大部份压降作用于强化传热管的粗糙肋面上，增强传热面上的对流传热，从而获得低阻高效的传热强化效果。但由于空心环网板本身对流体的流动没有造成显著的改变，直接强化对流传热的作用是较弱的，这也是空心环网板支承管束的美中不足之处。作者已在近年的传热强化研究之中发现，流体自旋流是一种可以用来强化对流传热的有效手段，当流体通过一段较短的扭带时，流体会产生旋流，而当流体离开扭带之后，其旋流状态仍可持续向下游发展，形成流体自旋流，其持续的旋流长度可达数10倍的流道当量直径，这种流体自旋流有两个技术特征可用于传热强化：1），自旋流在管子的横截面上形成两个对称而流向相反的纵向漩涡，该对称漩涡除自身旋转外，其相互位置沿下游方向也在沿周向旋转，由于这种自旋方式的存在，可使得部份传热管壁处的流向与传热方向相一致，即两场矢量夹角小于90度，故可强化该区域的对流传热；2）由于自旋流仅产生摩擦阻力，而没有形体阻力，阻力损失很小，又有良好的对流强化传热的作用，故不失为一种节能高效的传热强化新方法。作者采用扭带旋流片取代空心环，不仅可在壳程轴向流道的空隙率上保持原空心环的大空隙率优点，而且可使经过支承物的流体形成自旋流的流动状态，从而可以发挥管间支承物的对流强化传热作用，以弥补空心环网板的不足之处。由于短扭带旋流片在轴向的投影是一完整的圆，故对管束也可以起到良好的机械支承作用。作者已对该技术申请了国家发明专利，专利申请号为：04100516.7。