国外新型换热器介绍曹纬X(兰州石油机械研究所,兰州730050)介绍了国外近年来推出的各种新型高效换热器,如螺旋折流板换热器、麻花扁管换热器、大面积焊接板壳式换热器、单排翅片管空气冷凝器、绕丝花环插入物换热器及碳化硅管换热器等。简述了新型换热器的性能与构造特点。阐述了强化传热元件的开发与应用。关键词:新型换热器传热性能强化传热改进和提高换热器的传热效率和性能是节省投资、节约能源、提高生产能力的重要途径。二十余年来,换热器的开发与研究始终是人们关注的课题[1,2],各国先后推出了一系列新型换热器,现简介如下。1螺旋折流板换热器[3]螺旋折流板换热器,国外称HelixchangerTM换热器,是ABB公司的新产品。在列管换热器中,壳程通常是一个薄弱环节。美国ABB公司提出了一种全新方案,即建议采用螺旋状折流板。其设计原理很简单,将圆截面的特制板安装在“虚拟螺旋折流系统”中。每块折流板占换热器壳程中横剖面的1/4,倾角朝向换热器的轴线,与换热器轴线保持一倾斜度。相邻折流板的周边相接,与外圆处成连续螺旋状(见图1a)。折流板的轴向重叠如图1b所示,如欲减少支持管子的跨度,亦可设计成双螺旋(a)(见图1c)。这种结构克服了普通折流板设计的主要缺点。此设计已获得专利权,其先进性已为流体动力学研究和传热实验结果所证实。(b)(c)图1螺旋折流板配置方案a-折流板周边接触状况;b-重叠式折流板;c-双螺旋设计螺旋折流板的研究主要集中在以下两个方面:¹壳程的流体动力学研究;º实验设备和工业设备中传热和压力降的研究。两种实验按不同的折流板方案进·50·化学工程2000年第28卷第6期X曹纬,男,1933年生,副主任翻译,副译审,长期从事炼化专业科技信息调研工作。通讯地址:兰州市七里河区敦煌路155号;电话:(0931)2335931-2369(O)。行,以期确定最佳的折流板几何形状。结果证明螺旋折流板结构可以满足的工艺条件范围很宽,设计具有灵活性,可针对特殊操作条件确定最佳螺旋角。2麻花扁管换热器[4]此种换热器原本是瑞典Alares公司开发的新产品,后经BrownFin-tube公司改进。麻花扁管的制造包括“压扁”和“热扭”两个工序。由于管子结构独特使管程和壳程同时处于螺旋流运动,促进了湍流。该换热器总传热系数较现有换热器提高40%,而压力降几乎相等。组装时亦可采用麻花扁管与光管混合配置,严格按照ASME标准制造。其特点是:改进了传热,减少了结垢,真正逆流,无振动,节省了空间,无折流元件,降低了成本。大凡可用管壳式换热器和传统装置之处均可用此种换热器替换,在化工与石化行业中具有广阔的应用前景。3PACKINOX板壳式换热器[5,6]PACKINOX板壳式换热器也称大面积焊接板壳式换热器,由法国Secatnen公司开发,CacDregamont设计、制造。第一台于1981年10月在法国Elf石油公司Danges炼油厂投入使用,作为CCR重整装置混合料换热器,取代原有的4台卧式管壳式换热器。这台换热器的设计、制造、安装等总费用为87×104美元。开工后操作平稳,各项指标均达到合同保证值。安装这台高效换热器后,加热炉负荷大幅度降低,每年可节省燃料油2200t,更换换热器的费用3年内得到回收,经济效益显著。图2PACKINOX换热器结构目前,该型换热器在CCR重整装置中的应用急速扩大。PACKINOX换热器的结构见图2。它由压力容器外壳与传热板束两部分组成,立式构造。压力容器外壳承受操作介质压力,板束由数百个板片焊接而成。板片流道设计成波纹状,人字形排列。相邻板片走向相反,板片间相互交叉的波纹顶端形成接触点,用以支承冷热流换热介质的压差。板片流道可根据操作要求和操作介质的性质,设计成各种当量直径和形状。单台换热面积一般大于800m2,最大已达15000m2。板片单片面积10m2以上,采用水下爆炸成型,焊接多采用激光焊。板片材质一般采用不锈钢(如SUS321/347、SUS304L)或有色金属。PACKINOX板壳式换热器的优点是:传热效率高、重量轻、压降小,由于换热过程中处于湍流状态,高剪切力抑制了板面上污垢的形成,操作安全,检修方便。4HiTRAN绕丝花环换热器[7]该型换热器是英国CalGavinLtd.公司开发的一种新产品,采用一种称之为Hitanmatrixelements的花环状内插物,实是一种金属丝翅片管状元件(Wire-fintubeinsets)。管内插入物是强化管程传热的...
