內(nèi)展翅片換熱器
                         李虹戈　劉傳廣(大慶油田化工有限公司)
    1·內(nèi)展翅片換熱管及換熱器結(jié)構(gòu)
    隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,換熱器逐步向著高溫、高壓、大容量的方向發(fā)展,這就給換熱器的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。讓高溫、高壓介質(zhì)走管程,可以節(jié)省換熱器殼體的投資,但是由于管內(nèi)流體給熱系數(shù)低、換熱面積大,故換熱設(shè)備的體積大,投資成本高。為了解決這一突出問題,工業(yè)生產(chǎn)過程中迫切需要一種強(qiáng)化管內(nèi)換熱的新型換熱器,用以滿足工藝設(shè)備熱交換過程中氣體走管程的要求。
    內(nèi)展翅片換熱管是20世紀(jì)末在國內(nèi)出現(xiàn)的一種新型高效換熱管,它在國外已有20余年的應(yīng)用報(bào)道。內(nèi)展翅片換熱管針對(duì)常規(guī)外翅片換熱器而言,其特點(diǎn)是在換熱管內(nèi)部縱向置入翅片,以增強(qiáng)管內(nèi)部介質(zhì)的對(duì)流換熱。內(nèi)展翅片換熱管具有強(qiáng)化效果好、翅化效率高、技術(shù)含量高,同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生大的壓力損失等優(yōu)良特點(diǎn),是國內(nèi)新型高效理想的氣體換熱元件。
    內(nèi)展翅片管換熱器與普通管殼式換熱器相比,只是采用內(nèi)展翅片換熱管取代普通殼管式換熱器中的換熱光管,而管板及折流板等在布置結(jié)構(gòu)上與普通管殼式換熱器相同,主要由三部分組成。
    (1)基管。換熱管基管采用的是內(nèi)徑為Φ30的光管,為了讓翅片和基管具有良好接觸,減小接觸熱阻,內(nèi)展翅片換熱管的基管采用的是具有合理公差的高精度無縫管,常用規(guī)格有Φ32、Φ33、Φ34、Φ35等,依據(jù)換熱介質(zhì)承受壓力、溫度,選取不同規(guī)格的換熱管。
    (2)管芯。由于換熱翅片向換熱管中心集中,同時(shí)高肋翅片肋根效應(yīng)的影響,在換熱管的中心軸區(qū)域形成換熱死區(qū)。為消除換熱死區(qū)的影響、優(yōu)化傳熱而增設(shè)了支撐換熱翅片的管芯,其規(guī)格為Φ13。
    (3)翅片。每根換熱管內(nèi)由32個(gè)翅片(沿管殼軸向延伸,為一整體,厚0·15~0·2mm)與管殼內(nèi)表面及芯管外表面形成32個(gè)獨(dú)立的小的介質(zhì)通道,其翅化系數(shù)為7·4。根據(jù)選用工況不同,換熱管翅化效率為90%~99%。內(nèi)展翅片換熱管的翅片存在有一定的彈性形變,由于使用的換熱管基管是具有合理公差的高精度無縫管,這就使得翅片與管內(nèi)壁、管芯外壁總是緊密接觸的,接觸熱阻極小。它可避免翅片焊接易變形、焊接工作量大、造價(jià)高,翅片質(zhì)量不能保證以及翅片脫落等缺陷。這是區(qū)別其他形式翅片管的顯著特點(diǎn)之一。
    內(nèi)展翅片換熱管根據(jù)換熱介質(zhì)承受工作壓力和工作溫度不同選取不同壁厚的換熱管,根據(jù)換熱介質(zhì)的特性選取不同的材質(zhì)。為了減小換熱管本身的管壁熱阻,常用的換熱管材質(zhì)有碳鋼、銅、不銹鋼和鈦等,為了減小接觸熱阻,一般采用與基管相同的材質(zhì),但是碳鋼不易作翅片,碳鋼管一般采用不銹鋼(或合金)翅片。
    2·在轉(zhuǎn)化氣冷卻器中的應(yīng)用   在煉油、化工、制藥、制冷等許多行業(yè)中存在大量熱交換兩側(cè)間介質(zhì)的對(duì)流換熱系數(shù)相差很大的情況,較小的流體通過走換熱管內(nèi)翅片側(cè),以強(qiáng)化其換熱性能、達(dá)到提高換熱器總的傳熱系數(shù)的目的。自1999年該產(chǎn)品研制成功以來已經(jīng)成功應(yīng)用了100余臺(tái)。
    在甲醇廠轉(zhuǎn)化器工藝中,使用到的換熱器有很多,并且都是屬于氣體和水熱交換的工況,以前一般都用列管換熱器,但是由于氣體換熱效果差,導(dǎo)致列管換熱器設(shè)備體積大,換熱效果不好,并且耗水量很大。經(jīng)過改造使用內(nèi)展翅片換熱器以后,通過實(shí)際使用參數(shù)對(duì)比證明,采用內(nèi)展翅片換熱器后,設(shè)備體積小,占地面積小,節(jié)能節(jié)水,經(jīng)濟(jì)效益明顯(見表1)。
             
    3·結(jié)論
    內(nèi)展翅片換熱器是國內(nèi)新近出現(xiàn)的一種新型高效換熱管,內(nèi)展翅片換熱管具有強(qiáng)化效果好、翅化效率高、技術(shù)含量高,同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生大的壓力損失等優(yōu)良特點(diǎn)。由于內(nèi)展翅片換熱器的特殊結(jié)構(gòu),使得它在氣體換熱方面具有其他設(shè)備無法相比的優(yōu)勢(shì)。(欄目主持　樊韶華)