換熱器特性研究報(bào)告

換熱器特性研究報(bào)告一、兩殼程螺旋和弓形折流板管殼式換熱器的性能比較陳秋煬

王秋旺

曾敏

黃彥平

肖澤軍二、弓型折流板換熱器動(dòng)態(tài)特性研究

吳峰曾敏李丹琳王秋旺三、高溫?fù)Q熱器研究開發(fā)進(jìn)展

陳秋煬，曾敏，張冬潔，楊劍，王秋旺報(bào)告內(nèi)容：一、兩殼程螺旋和弓形折流板管殼式換熱器的性能比較陳秋煬

王秋旺

曾敏

黃彥平

肖澤軍

1引言管殼式換熱器在化工、石油、能源行業(yè)中使用最為廣泛,其結(jié)構(gòu)包括弓形和螺旋折流板等幾大類。但現(xiàn)有的螺旋折流板換熱器為單殼程的形式，本課題組提出一種多殼程螺旋折流板管殼式換熱器。并申請(qǐng)了專利。2多殼程螺旋折流板管殼式換熱器專利號(hào):200610041949.1

進(jìn)出口擋板

專利號(hào):200610041949.1

2多殼程螺旋折流板管殼式換熱器內(nèi)套管

專利號(hào):200610041949.1

2多殼程螺旋折流板管殼式換熱器內(nèi)外螺旋轉(zhuǎn)接口

專利號(hào):200610041949.1

2多殼程螺旋折流板管殼式換熱器外螺旋殼程

專利號(hào):200610041949.1

2多殼程螺旋折流板管殼式換熱器內(nèi)螺旋殼程專利號(hào):200610041949.1

2多殼程螺旋折流板管殼式換熱器外螺旋殼程示意圖

內(nèi)螺旋殼程示意圖

2多殼程螺旋折流板管殼式換熱器3計(jì)算結(jié)果與分析單殼程弓形折流板單殼程螺旋折流板

3.1流場分析

兩殼程弓形折流板(a)外螺旋殼程

(b)內(nèi)螺旋殼程

兩殼程螺旋折流板

3計(jì)算結(jié)果與分析3.1流場分析

h與G的關(guān)系

DP

與G的關(guān)系

兩殼程螺旋折流板換熱器的換熱能力最高

螺旋折流板換熱器在提高換熱的同時(shí)，壓降DP也提高了。

兩殼程螺旋單殼程弓形3計(jì)算結(jié)果與分析3.2結(jié)果分析多殼程螺旋折流板管殼式換熱器的優(yōu)點(diǎn)：提高殼程流體的流速，從而提高換熱效率，強(qiáng)化換熱，帶走更多的熱量，提高生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)的安全。4小結(jié)二、弓型折流板換熱器動(dòng)態(tài)特性研究吳峰曾敏李丹琳王秋旺

換熱器動(dòng)態(tài)特性的研究對(duì)于換熱器熱過程的實(shí)時(shí)控制、狀態(tài)計(jì)算、優(yōu)化及合理利用是十分必要的。通過試驗(yàn)研究的方法對(duì)弓型折流板換熱器的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了研究，為相關(guān)換熱設(shè)備的分析、設(shè)計(jì)及改進(jìn)其控制系統(tǒng)提供依據(jù)。

弓型折流板換熱器示意圖1引言2試驗(yàn)系統(tǒng)

換熱系統(tǒng)有著較大的熱慣性，水回路出口溫度的穩(wěn)定速度快于油出口溫度。這主要是由于油的物性而決定的。3試驗(yàn)結(jié)果與討論不同流量擾動(dòng)量下?lián)Q熱器進(jìn)出口溫升的變化規(guī)律

水側(cè)不同流量擾動(dòng)量下?lián)Q熱器響應(yīng)情況

水流量的正負(fù)擾動(dòng)對(duì)于換熱器進(jìn)出口溫升的影響近似表現(xiàn)為線性變化，且隨著流量擾動(dòng)量的增加，其溫升也迅速增加，流量擾動(dòng)影響最大的為油出口溫升，影響最小的為水進(jìn)口溫升3試驗(yàn)結(jié)果與討論油側(cè)不同流量擾動(dòng)量下?lián)Q熱器響應(yīng)情況

水進(jìn)出口溫升、油出口溫升隨著油流量擾動(dòng)量的增加而增加，呈線性變化，而油進(jìn)口溫升變化趨勢則相反。3試驗(yàn)結(jié)果與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明對(duì)于水-油換熱器系統(tǒng)而言其熱慣性比較大，特別是油工質(zhì)，由于其Pr及Cp較大，流量擾動(dòng)所引起溫度變化的傳播速度較慢，故系統(tǒng)的穩(wěn)定時(shí)間較長，熱慣性大。

研究表明弓型折流板換熱器進(jìn)出口溫度變化呈現(xiàn)線性變化,進(jìn)出口溫升在正負(fù)流量擾動(dòng)下其變化曲線具有對(duì)稱特征。4小結(jié)三、高溫?fù)Q熱器研究進(jìn)展陳秋煬，曾敏，張冬潔，楊劍，王秋旺1.引言石油煉制加氫反應(yīng)裝置(565℃)高溫高壓的氨合成塔換熱器(570℃)煉油設(shè)備外取熱器(750℃)硫碘熱化學(xué)制氫(850℃)乙烯裂解反應(yīng)器和換熱器(1000℃)氰化氫(HCN)合成(1000℃)……在石油、化工、能源等領(lǐng)域中，很多生產(chǎn)過程是在高溫、高壓下進(jìn)行的。1.引言高溫高壓的生產(chǎn)過程中換熱器是最容易發(fā)生故障的設(shè)備，所以高溫?fù)Q熱器在確保生產(chǎn)過程的運(yùn)作、提高生產(chǎn)的效率、保證生產(chǎn)安全性等方面都起著至關(guān)重要的作用。裂紋氧化氧化氧化2.高溫?fù)Q熱器(HTHE)與低溫?fù)Q熱器的區(qū)別輻射換熱管徑和間距較大不采用小尺寸的翅片材料熱膨脹率

熱應(yīng)力高溫?fù)Q熱器與低溫?fù)Q熱器的結(jié)構(gòu)也有所區(qū)別，常見的高溫?fù)Q熱器結(jié)構(gòu)如下：A、緊湊式金屬原表面的環(huán)形回?zé)崞鳝h(huán)形回?zé)崞?/p>

環(huán)形回?zé)崞餍倔w

2.高溫?fù)Q熱器(HTHE)與低溫?fù)Q熱器的區(qū)別常見的高溫?fù)Q熱器結(jié)構(gòu)如下：B、緊湊式金屬原表面的矩形回?zé)崞?/p>

矩形回?zé)崞?/p>

矩形回?zé)崞鞯膿Q熱片2.高溫?fù)Q熱器(HTHE)與低溫?fù)Q熱器的區(qū)別常見的高溫?fù)Q熱器結(jié)構(gòu)如下：C、緊湊式金屬二次表面換熱器板翅式換熱器（二次表面）

2.高溫?fù)Q熱器(HTHE)與低溫?fù)Q熱器的區(qū)別2.高溫?fù)Q熱器(HTHE)與低溫?fù)Q熱器的區(qū)別常見的高溫?fù)Q熱器結(jié)構(gòu)如下：D、金屬管殼式換熱器；E、陶瓷管殼式換熱器；陶瓷管殼式換熱器及其換熱單元套管

常見的高溫?fù)Q熱器結(jié)構(gòu)如下：F、陶瓷板殼式換熱器陶瓷板殼式換熱器及其換熱單元板

2.高溫?fù)Q熱器(HTHE)與低溫?fù)Q熱器的區(qū)別常見的高溫?fù)Q熱器結(jié)構(gòu)如下：

G、緊湊式陶瓷板式換熱器三種緊湊式陶瓷板式換熱器2.高溫?fù)Q熱器(HTHE)與低溫?fù)Q熱器的區(qū)別常見的高溫?fù)Q熱器結(jié)構(gòu)如下：

H、熱管式回?zé)崞?；I、蓄熱式換熱器。金屬蓄熱體陶瓷蓄熱體2.高溫?fù)Q熱器(HTHE)與低溫?fù)Q熱器的區(qū)別3一般的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題(1)對(duì)于高溫?fù)Q熱器，在啟動(dòng)、關(guān)閉和負(fù)載波動(dòng)的情況下，熱應(yīng)力是十分重要的參數(shù)。(2)高溫?fù)Q熱器的熱容量應(yīng)降低，以縮短啟動(dòng)時(shí)間。(3)高溫?fù)Q熱器（HTHEs）需要的材料昂貴。尤其在675℃以上，換熱器的成本會(huì)有大幅度的提高。4材料的選擇4.1高溫鎳基合金在800℃時(shí)也不會(huì)失去原來的硬度，可耐1200℃的高溫；4.2高溫鐵基合金

鋼鐵,是應(yīng)用最多的工程金屬材料?？赡?50℃的高溫；4.3陶瓷和陶瓷纖維

在1500℃下仍保持很高的硬度。使用壽命長；4.4碳/碳復(fù)合材料

具有高強(qiáng)度、高模量、良好的斷裂韌性、比重輕、熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能，更特別的是碳/碳復(fù)合材料隨溫度的升高強(qiáng)度反而升高，可耐超過3300℃的高溫；4.5碳化硅纖維

具有優(yōu)異的耐熱性、耐氧化性、耐輻射性，最高使用溫度達(dá)1200℃，強(qiáng)度大。5高溫冷卻劑6高溫?fù)Q熱器的應(yīng)用高溫?fù)Q熱器在石油、化工、能源、冶金、電力等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。陶瓷管殼式換熱器，最高溫度為1500℃，最高壓力為2.5MPa,耐高溫、耐腐蝕，可作為合成化工廠的高溫反應(yīng)器、冶金廠的回?zé)崞骰蛘卟Ａе圃鞆S的回?zé)崞鞯取?/p>

6高溫?fù)Q熱器的應(yīng)用意大利熱那亞大學(xué)(Genova,Italy)和意大利安莎爾多能源公司(Ansaldo)研究所聯(lián)合設(shè)計(jì)了帶兩級(jí)回?zé)崞鞯娜細(xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，將單級(jí)回?zé)崞鞣譃楦邷丶?jí)和低溫級(jí)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可降低系統(tǒng)的成本，這給回?zé)崞髟O(shè)計(jì)提供了一條新思路。

6高溫?fù)Q熱器的應(yīng)用我課題組對(duì)原表面換熱片的流動(dòng)、換熱、熱應(yīng)力及制作加工等進(jìn)行了研究分析，制造加工出100kW的矩形回?zé)崞鳌?/p>

6高溫?fù)Q熱器的應(yīng)用我課題組還設(shè)計(jì)了CW原表面的高效板式換熱器，用作直燃式溴化鋰吸收式空調(diào)機(jī)組加熱裝置中煙氣余熱回收的節(jié)能裝置

。7小結(jié)材料研制冷卻劑研制流動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度設(shè)計(jì)熱力設(shè)計(jì)多學(xué)科交叉高溫?fù)Q熱器的研制和開發(fā)

7小結(jié)高溫?fù)Q熱器的研制開發(fā)對(duì)保證生產(chǎn)過程的順利運(yùn)作、提高生產(chǎn)的效率、保證生產(chǎn)安全性等方面都起著舉足輕重的作用。四、報(bào)告總結(jié)（1）兩殼程的螺旋折流板管殼式換熱器