提高換熱效率的方法與措施

　　換熱器在化工生產(chǎn)過程中起著至關(guān)重要的作用，其投資費(fèi)用占全部投資費(fèi)用較大。傳統(tǒng)的管殼式換熱器單位體積的傳熱面積較低，傳熱系數(shù)不高，難以滿足生產(chǎn)要求，因而，高效換熱器的研究越來越得到重視。提高換熱器的換熱效率是節(jié)約能源、降低工程投資的關(guān)鍵，對于提高換熱效率國內(nèi)外非常重視。

　　目前可拆式板式換熱器主要采用下述措施：

　　1、研究應(yīng)用強(qiáng)化傳熱技術(shù)，擴(kuò)展傳熱面積和提高傳熱表面的傳熱性能;

　　2、改變換熱器折流板結(jié)構(gòu)(折流桿技術(shù)等)以提高殼程的傳熱膜系數(shù)，增加介質(zhì)的湍流性，防止介質(zhì)走短流;

　　3、換熱管內(nèi)外表面防污垢技術(shù)(防污垢涂層技術(shù))。

　　4、應(yīng)用數(shù)值傳熱技術(shù)的研究。目前研究應(yīng)用強(qiáng)化傳熱技術(shù)是提高傳熱效率很有效的一種技術(shù)措施，本文主要討論應(yīng)用強(qiáng)化傳熱技術(shù)對換熱器進(jìn)行改進(jìn)。所謂換熱器傳熱強(qiáng)化或增強(qiáng)傳熱是指通過對影響傳熱的各種因素的分析與計算，采取某些技術(shù)措施以提高換熱設(shè)備的傳熱量或者在滿足原有傳熱量條件下，使它的體積縮小。

　　換熱器傳熱強(qiáng)化通常使用的手段包括三類：擴(kuò)展傳熱面積(F);加大傳熱溫差;提高傳熱系數(shù)(K)。

　　1、擴(kuò)展傳熱面積F。擴(kuò)展傳熱面積是增加傳熱效果使用最多、最簡單的一種方法。這種方法現(xiàn)在已經(jīng)淘汰?，F(xiàn)在使用最多的是通過合理地提高設(shè)備單位體積的傳熱面積來達(dá)到增強(qiáng)傳熱效果的目的，如在換熱器上大量使用單位體積傳熱面積比較大的翅片管、波紋管、板翅傳熱面等材料。

　　2、加大傳熱溫差△t。加大換熱器傳熱溫差△t是加強(qiáng)換熱器換熱效果常用的措施之一。但是，增加換熱器傳熱溫差△t是有一定限度的，我們不能把它作為增強(qiáng)換熱器傳熱效果最主要的手段，使用過程中我們應(yīng)該考慮到實際工藝或設(shè)備條件上是否允許。

　　3、增強(qiáng)傳熱系數(shù)(K)。增強(qiáng)換熱器傳熱效果最積極的措施就是設(shè)法提高設(shè)備的傳熱系數(shù)(K)。換熱器傳熱系數(shù)(K)值越低，換熱器傳熱效果也就越差。換熱器傳熱系數(shù)(K)值也就越高，換熱器傳熱效果也就越好。

　　上述三方面增強(qiáng)傳熱效果的方法在換熱器都或多或少的獲得了使用，但是由于擴(kuò)展傳熱面積及加大傳熱溫差常常受到場地、設(shè)備、資金、效果的限制，不可能無限制的增強(qiáng)。所以，當(dāng)前換熱器強(qiáng)化傳熱的研究主要方向就是：如何通過控制換熱器傳熱系數(shù)(K)值來提高換熱器強(qiáng)化傳熱的效果。我們現(xiàn)在使用最多的提高換熱器傳熱系數(shù)(K)值的技術(shù)就是：在換熱器換熱管中加擾流子添加物，通過擾流子添加物的作用，使換熱器傳熱過程的分熱阻大大的降低，并且最終來達(dá)到提高換熱器傳熱系數(shù)(K)值的目的。

　　(1)、換熱器上擾流子強(qiáng)化傳熱的使用。為了提高換熱器的傳熱系數(shù)，強(qiáng)化換熱器的傳熱效率，國內(nèi)外出現(xiàn)了多種強(qiáng)化元件及強(qiáng)化措施，主要包括在換熱器中使用螺紋管、橫紋管、縮放管、大導(dǎo)程多頭溝槽管、整體雙面螺旋翅片管以及互程技術(shù)在換熱管中加擾流子來強(qiáng)化管內(nèi)換熱等。其中，在換熱管中加擾流子添加物進(jìn)行強(qiáng)化傳熱在工業(yè)上已使用了多年，它可以使換熱器總的傳熱系數(shù)出現(xiàn)明顯的提高，可以大大節(jié)省換熱器的傳熱面積，降低設(shè)備重量，節(jié)約大量金屬材料，它的許多優(yōu)點(diǎn)已日益引起人們的重視。

　　(2)、采用異形管。為了強(qiáng)化管束傳熱，在工程應(yīng)用上已越來越廣泛地采用異形管來代替圓管。如橢圓管、滴形管、透鏡管等。其中以扁管和橢圓管應(yīng)用最廣。以橢圓矩形翅片管為例，經(jīng)研究證明與圓管相比，由于橢圓管的流動性好，流動阻力小，且在相同的管橫截面積下，橢圓管的傳熱周邊比圓管長;從布置上講在單位體積內(nèi)可布置更多的管子，因此單位體積的傳熱量高。在滿足一定換熱量的前提下，換熱器向著高效、緊湊的方向發(fā)展。強(qiáng)化傳熱技術(shù)的應(yīng)用，國內(nèi)研發(fā)了一些新型高效換熱器如內(nèi)凸肋管式換熱器、螺旋式高效換熱器。