紧凑式换热器性能比较及经济性分析VIP免费

收稿日期:2005-11-28基金项目:2004年度中石油风险创新基金项目作者简介:吴恩(1980-),女(汉族),江苏无锡人,在读硕士研究生,从事高效换热设备的研究。技术综述文章编号:1000-7466(2006)03-0043-05紧凑式换热器性能比较及经济性分析吴恩1,周帼彦2,涂善东1,2(1.南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京210009;2.华东理工大学机械与动力工程学院,上海200237)摘要:在与管壳式换热器对比分析的基础上,综合说明了常用紧凑式换热器的结构、性能及应用情况。通过具体的工程案例,对板翅式换热器和热管换热器进行了性能比较及经济性分析,为换热器的投资、选型提供了工程依据。关键词:换热器;紧凑式;经济性分析;性能中图分类号:TQ0511501文献标识码:APerformancecomparisonandeconomicanalysisofcompactheatexchangersWUEn1,ZHOUGuo-yan2,TUShan-dong1,2(1.SchoolofMechanicalandPowerEngineering,NanjingUniversityofTechnology,Nanjing210009,China;2.SchoolofMechanicalandPowerEngineering,EastChinaUniversityofScienceandTechnology,Shanghai200237,China)Abstract:Comparedwiththeconventionalshel-land-tubeheatexchanger,theconstructions,per-formancesandapplicationsofvariouscompactheatexchangerswhichareusedwidelyinindustriesarediscussed.Furthermore,basedonapracticalcase,theperformancesandeconomicparametersofplate-fintypeandheat-pipetypeheatexchangershavebeenanalyzed,whichprovidesthebasisfortheinvestmentandoptimalselectionoftheheatexchangers.Keywords:heatexchanger;compact;economicanalysis;performance换热器是热力系统的关键设备之一,为了节能降耗,提高工业生产经济效益,要求开发适用于不同工况要求的高效能换热设备。作为换热设备的主要性能指标,高效性和紧凑性已成为近几十年来工程设计和理论研究人员的主要研究目标。与传统换热器相比,紧凑型换热器优越性表现在:①结构设计能诱使流体产生湍流流动以获得较高传热系数。②阻止污垢形成使污垢系数较小。③流程设计使冷、热流体间温差推动力达到最大值。根据不同的工艺条件和操作工况,近年来开发设计了多种不同结构形式的紧凑式换热器,已在石油、化工和制药等行业得到了广泛应用[1~3]。其中,板式换热器、板翅式换热器、螺旋板式换热器和热管换热器具有较为广阔的发展前景。文中分别通过这4种换热器与管壳式换热器的比较,对紧凑式换热器的结构、性能、应用及研究进展进行了综合说明。进而以氨冷却器的设计为例,从性能和经济性方面对常见紧凑式换热器进行了具体的分析说明。1板式换热器板式换热器是以波纹板为传热面的高效、紧凑型第35卷第3期石油化工设备Vol135No132006年5月PETRO-CHEMICALEQUIPMENTMay2006换热器,早期被广泛用于食品和饮料工业,近几年,其应用领域扩展到化工、加工及联合工业。基于对安全性与可靠性的考虑,使用板式换热器将会成为满足传热要求的一种经济型方法[4]。1.1基本型式及特点板式换热器有垫片密封式、半焊接式、AflaRex全焊接式、钎焊式、Bavex全焊接式、Platula全焊接式、Compabloc全焊接式及Packinox全焊接式等结构形式,具有传热效率高、阻力小、结构紧凑、拆装方便及操作灵活等优点,主要应用于供热和空调工程。1.2与管壳式换热器比较及应用板式换热器紊流性高,污垢系数极小,在适宜工况条件下总传热系数可达8000W/(m2#e)。而传统管壳式换热器传热系数还不到2500W/(m2#e)。曾文良等以现场的压缩空气为试验工质,对人字形波纹板式换热器传热与流阻性能进行了试验研究,给出了传热效率与传热单元数NTU的关系曲线,见图1[5]。由图可知,板式换热器的传热效率远高于1-2型管壳式换热器的传热效率。这主要是由于板式换热器两侧流体完全呈逆流流动,且板片间流体返混极小,从而最大限度地减小了传热过程的温差及有效能损失,极大提高了有效能的利用率。图1传热效率与传热单元数的关系板式换热器突出的紧凑性和高效性也逐渐被重视,进而在某些领域逐步代替管壳式换热器,取得了较好的经济效益。AAD(AustralianAntarcticDiv-ision)采用板式换热器回收电力系统中产生的废热来给地面站房屋供暖[6]...