轴流式双壳程缩放管管壳式换热器的工业试验

对栅形网板支承的双面强化传热缩放管束在轴流式双壳程结构管壳式换热器中的液－液传热强化及流阻性能做了工业试验,流体介质为三甲苯工作流及水,试验结果表明,与传统单弓形折流隔板支承光滑传热管的管壳式换热器相比,总传热系数提高63％,壳程压降可减少18％。     

高压加氢装置处理进料换热器堵塞原因分析

高压加氢装置处理进料换热器换热效率降低,起初怀疑双壳程隔板密封失效、介质短路。通过装置停工对换热器进行检修,同时检查工艺流程和工艺操作记录,查明了换热器换热效率降低的原因。高压加氢装置加氢原料品质逐年变差,工艺操作未严格控制原料过滤器的过滤操作,打开原料过滤器副线维持操作,造成管束堵塞是换热器换热效率下降的主要原因;高压换热器双壳程隔板密封条安装保护不到位、局部变形是次要原因,该部位在介质严重堵塞情况下发生短路,加剧了换热效果下降。针对故障原因采取了加强高压加氢装置工艺原料品质控制,加强原料过滤器操作控制,加强检修、维修质量控制等措施,解决了换热器管束结垢失效问题。     

管壳式换热器结构型式及经济性比较

管壳式换热器操作适应性广 ,坚固耐用 ,可处理壳程压力 30ＭＰａ、管程压力 6 5ＭＰａ以下以及温度为- 196～ + 6 0 0℃的物料 ,采用特殊设计或材料 ,其操作范围还可扩大。1　管壳式换热器基本类型(1)固定管板式换热器　结构简单紧凑 ,往往是管板兼法兰。适用于管、壳程温差不大或管、壳程温差大 ,但压力不高 ,壳程介质干净或虽结垢 ,但通过化学清洗能清除的场合。(2 )浮头式换热器　管束一端的管板可以自由浮动 ,不受温差应力的困扰 ,其结构复杂 ,内浮头密封困难 ,锻件多 ,造价高。维修时可只更换管束 ,适用于管、壳程温差大但工作压力不超…     

加速换热器设计法

计算两管程或两管程以上的管-壳式换热器,由于换热的两种流体不是纯逆向流动,求出的对数平均温差LMTD要用校正因素F进行校正,即:ΔT=F(LMTD).纯逆流场合,如管-壳式换热器单管程、单壳程逆流换热、一般逆流或并流的套管式换热器,LMTD不需校正,即F=1. 概述了各种管-壳式热交换器F值的计算方法.这些换热器是:E型(单壳程两管程)、G型(壳程分散流两管程)、J型(壳程分流一管程和两管程). 根据热平衡方程式计算得出F的一般关系式:     

特殊双壳程结构的换热器制造工艺

采用折流板与纵向隔板、壳程筒体焊接密封的特殊结构双壳程换热器,其结构特点决定了换热管装配过程只能按折流板组装焊接位置逐根逐段穿管,为此在制造中对管束零部件的加工制造质量进行有效控制并合理编排管束各零部件的组装焊接工艺,保证了换热管装配的顺利及设备整体制造质量满足图纸技术要求。     

一次机五段后冷器失效分析及处理措施

从一次机五段后冷器分程隔板的宏观断口形貌、后冷器出入口管道振动频谱图和工艺等三方面进行分析,找出导致该换热器分程隔板失效的根本原因是往复式压缩机介质的脉动应力引起隔板疲劳断裂,同时下游装置的紧急放空和介质中带液加速了分程隔板的失效。针对失效原因,提出了在分程隔板设置平衡孔和加强筋以及采用全焊透的结构形式等措施,对此问题进行了彻底解决。自2008年10月投用了改造后的新管束,该换热器平稳运行至今,未发生类似的失效事故。     

换热器内漏失效浅析

通过宏观检查、腐蚀产物分析、工艺介质成分分析和失效过程诊断，认为换热器的内漏失效是由于换热器固定管板侧的分程隔板密封不严引起的。换热器的失效与管程中流体的冲刷密切相关，而与壳程介质无关；管-板接头的损坏与分程隔板密封不严存在内在联系。针对失效的原因提出了相应防治措施。     

轻柴油换热器腐蚀原因分析及控制

中国石油天然气股份有限公司辽河石化分公司催化裂化装置的轻柴油换热器管束,自投用以来经常发生腐蚀泄漏,虽多次对管束进行材质升级,但效果不佳。经调查分析,原因是该换热嚣壳程循环水(采暖水)流速过低,使得粘泥等杂质沉积形成泥垢,水与垢两相中的氧浓差形成了电化学腐蚀。通过采取改变换热器流程及对循环水(采暖水)进行处理等措施,使设备的腐蚀得到了控制。     

螺旋肋片自支撑换热器壳程性能数值分析

为了分析螺旋肋片强化换热器壳程传热机理，用FLUENT软件分别建立了套管换热器和管束换热器的三维模型，模拟得到了壳程的传热和压降性能。数值结果表明，螺旋肋片强化传热的主要机理是螺旋肋片引起的螺旋流动使流体流速提高并产生二次流，减薄了速度边界层，促进了主流流体和边界层流体的掺混；换热管之间螺旋流动的相互影响进一步提高了换热器的传热系数；螺旋肋片的螺旋角和流体雷诺数对壳程努塞尔数和压降产生显著影响，应将螺旋角和雷诺数限制在一定的范围内。数值模拟结果与试验数据吻合较好。     

装有弓形折流板的管壳式换热器壳程平均给热系数的计算

本文对装有弓形折流板的管壳式换热器提出了一种计算壳程平均给热系数的方法。这种方法是在不装折流板的管束在横流中所测得给热系数的基础上,再对装折流板换热器的泄漏、旁流和流动方式加以考虑并校正之后提出来的。该推荐方法还与已发表的大量实验结果作了比较。     

螺旋折流板换热器对流传热特点分析

利用计算流体力学(CFD)软件对8°折流板倾角的螺旋折流板换热器进行了壳程对流传热的数值模拟,通过与传热研究公司的HTRI软件计算结果的对比验证发现相关结果具有一致性。基于数值模拟结果,发现壳程流动呈现距壳体轴心越远流速越低,且换热效果越差的特点。借鉴"流路分析"的基本思想对上述问题进行了初步探讨,认为这是由于壳程主体螺旋流使得流经外侧管束的流体经过更多换热管管排,流经外侧管束的流体必须降低速度以维持其相同的进出口压力降,故外侧管束换热较差。这可能是较大壳体直径的螺旋折流板换热器表现不佳,故其在工程上使用较少的原因。同时发现经过一个螺旋周期后流场具有周期相似性,而这可以作为利用周期性边界条件对螺旋折流板换热器进行简化计算的依据。     

折流板换热器的流场数值模拟与结构优化

基于多孔介质与分布阻力的概念,采用FLUENT软件对单弓形折流板换热器的壳程流场进行了三维数值模拟,模拟结果与实验结果吻合较好。在此基础上针对折流板换热器壳程压降大、能耗高,存在传热死区等的缺点提出了壳程流场的改进方案,即在增加折流板缺口高度的同时,再加入2块分隔板。通过数值模拟可以看到壳程流场改进后不仅具有压降低、场协同性能好、基本无传热死区等特点,而且在一定程度还提高了管束抗流体诱导振动的性能。     

螺旋扭片换热器壳程传热与流阻研究

在水-水系统下对新型螺旋扭片换热器与普通弓型折流板换热器进行壳程传热与流阻对比试验，考察了扭片开孔与否对螺旋扭片换热器壳程传热性能的影响规律。结果表明，在相同流量下，螺旋扭片换热器单位压降下的壳程传热膜系数为普通弓型折流板换热器的1.4～8.0倍；而开孔扭片换热器的传热效果优于无孔扭片换热器。说明螺旋扭片换热器是一种结构更为合理的新型换热设备，有较好的传热与流阻特性，应用前景广阔。     

螺旋折流板换热器在常减压蒸馏装置中的应用

换热器的选型不仅影响到换热网络的能量回收,还会对常减压装置的长周期稳定运行产生重要影响.通过对壳程介质分别为柴油、脱前原油、常压重油、减渣急冷油和减压渣油的工艺流体进行螺旋折流板换热器（采用HelixTool程序）和弓形折流板换热器（采用HTRI 6.0软件）的工艺计算,对比发现,螺旋折流板换热器壳程的单位压力降传热系数更高.同时结合螺旋折流板换热器能够降低壳程结垢和振动风险、延长设备运行时间等自身特点,考虑了油品性质及价格因素影响,可为常减压蒸馏装置在选择合适的部位采用螺旋折流板换热器提供参考.以某厂脱前原油-初顶油气换热器为例,计算结果显示采用螺旋折流板换热器可将换热器壳径减小200 mm,重量减少约28％.可见,螺旋折流板换热器具有明显优势,既保证了工艺性能,又降低了设备投资.     

准椭圆截面折流杆式换热器及管束制造工艺

折流杆式换热器自1970年问世以来,经30多年的研究开发和工程实际应用,被认为是有前途的高效换热设备。良好的抗震性能和低的壳程阻力和高的换热效率是其显著特点。由于其管束组装难度相对较大,折流杆式及管子的外径偏差要求较严,致使制造成本较高,且因制造误差使折流杆式换热器的抗震性和换热效率降低,从而阻碍了推广应用。该文提出的准椭圆截面折流杆及管束组装工艺可有效地弥补上述不足,以促进折流杆式换热器在我国的广泛应用。     

折流杆换热器数值模拟及性能分析

在PHOENICS-3．5．1程序的基础上,引入多孔介质模型,用体积多孔度、表面渗透度和各向异性的分布阻力来处理换热器内的管束。用分布热源考虑管侧流体对壳侧流体的影响,通过编写相应的程序,采用数值模拟的方式求出了折流杆换热器壳程压降和传热系数。与实验结果比较表明,壳侧压降的绝对偏差在59／6以内,传热系数的绝对偏差在8％以内,能够满足工程设计要求。在此基础上,分析了折流栅的有效流通面积和间距对折流杆换热器综合性能的影响,并将这2个参数引入到准数方程式中,得到了折流杆换热器的准数方程式,为获得折流杆换热器的整体性能提供了一种低成本的研究方法。     

插入物对新型换热器传热性能的影响

在新型换热器--自支撑矩形缩放管换热器的基础上,利用Fluent数值模拟方法,研究了在其壳程内分别插入传统插入物(旋流片)和新型插入物(折板)后传热性能与流动特性的变化,研究的雷诺数(Re)变化范围为27900~41900。结果表明,与空管缩放管换热器相比,插入旋流片和折板的换热器壳程的传热系数随Re的增大分别增加了31.07%~33.08%和38.01%~46.74%;插入物在提高传热系数的同时也引起了通道内压降的增大,插入旋流片和折板时通道内压降分别增加了69.32%~77.42% 和 68.49%~87.16%;插入折板后壳程通道内的综合传热性能最好,其次是插入旋流片的,无插入物时则最差。提高换热器传热性能的关键是要改善通道两侧缩放管处的传热性能,减小速度场与温度场间的协同角是增强换热器传热性能的一项重要措施。     

管壳式换热器杆式支撑结构的研究与应用

指出管壳式换热器传统挡板式支撑结构存在的主要缺陷,简述了各种新型纵流式支撑结构。对管壳式换热器2种支撑结构的壳程流场分布做了对比分析,从中可以看出杆式支撑的优越性。把杆式支撑结构中的圆杆支撑改为方杆支撑,很好地减小管束与支撑结构间的剪切作用。在工程实际中的应用结果表明,杆式支撑结构优于传统挡板支撑结构,可在石化行业及其他过程工业中推广应用。这对于整个行业的节能降耗将起到重要作用。     

加氢装置用双壳程换热器传热研究

加氢装置用双壳程换热器,属双相流传热过程,其形式复杂,传热计算难度高。介质流型繁多、有分层细胞流、分层环状流、环状流、间歇流、沫状流、泡状流和泡状波动分层流。上述不同的流型对传热效率有直接的影响, 通过双相流的小试、中试试验, 找出各种流型对传热影响规律的变化, 为解决加氢装置用双壳程换热器的传热计算问题, 本文对上述各项作简要介绍。     

螺纹锁紧环式双壳程换热器的结构设计

螺纹锁紧环式双壳程换热器,由于其独特的螺纹锁紧环式密封和双壳程结构,使之成为加氢裂化装置中的重要设备之一.与传统的法兰、螺栓连接的单壳程换热器相比,前者具有换热效率高、密封可靠、拆装方便、金属耗量少、泄漏点少等优点.