螺旋折流板管壳式换热器壳程传热强化研究

对螺旋折流板换热器和传统的弓形折流板换热器进行了壳程传热性能和壳程的压力降的对比试验研究,测试了不同螺旋角的螺旋折流板换热器的壳程传热性能和壳程压力降,结果表明螺旋折流板换热器的螺旋流动强化了传热,且其壳程压力降比弓形折流板换热器小.     

一种高效壳程强化传热换热器及其工程应用

介绍了换热器壳程强化传热的研究现状;分析了弓形折流板换热器传热效率差的原因;阐述了螺旋折流板换热器壳程强化传热的原理;对螺旋折流板换热器与弓形折流板换热器的技术性能进行了对比和经济效益分析;列举了螺旋折流板换热器的工程应用实例,并指出,螺旋折流板换热器的出现使换热设备大型化成为可能。     

不同螺旋角螺旋折流板换热器壳程传热性能

对螺旋角为18°、25°和30°的螺旋折流板换热器壳程传热性能进行了测定与研究,同时对螺旋角为18°、25°和30°的螺旋折流板换热器与传统的弓形折流板换热器壳程传热性能进行了比较。实验结果表明,螺旋角为30°的螺旋折流板换热器的传热效率最高,螺旋折流板换热器的壳程传热效率都比传统的弓形折流板换热器壳程传热效率高。     

结构和操作参数对螺旋折流板换热器性能影响

运用CFD数值模拟的方法对比了操作参数相同时弓形折流板换热器和螺旋折流板换热器工作性能特点 ,研究了螺旋折流板换热器壳程压力损失和螺旋角的关系。结果表明 ,螺旋折流板换热器和弓形折流板换热器壳程压力损失随流量的增大而增加 ,二者之间的差距呈上升趋势。同时 ,随着螺旋角的增大 ,螺旋折流板换热器的壳程压力损失呈下降趋势。     

不同螺旋折流板换热器壳侧流动的数值研究

采用数值模拟方法,运用大型CFD分析软件Fluent,研究了1/4椭圆螺旋折流板换热器、1/3扇形螺旋折流板换热器以及常见的1/4扇形螺旋折流板换热器壳程流体的流动特点,并与传统的弓形折流板换热器进行对比。采用Gambit软件建立模型和划分网格,采用分离变量法隐式求解,压力和速度耦合采用Simple算法。结果认为,螺旋折流板换热器的传热及阻力性能低于弓形折流板换热器,1/4椭圆螺旋折流板换热器的传热性能及压力损失最小,其次是1/4扇形螺旋折流板换热器,1/3扇形螺旋折流板换热器的壳程传热及阻力性能最高。     

螺旋折流板换热器工艺计算优化

螺旋折流板换热器壳程具有强化传热和压力降低的特点,尤其适合高黏度、易结垢、传热和压力降受壳程控制的体系。目前可用于螺旋折流板换热器工艺计算的商业软件很少,这就增加了此类换热器设计和校核工作的难度。HTRI软件计算出的设计余量比Lummus设计值小35%左右,计算壳程压力降比Lummus设计值小很多,有的甚至只有1/3左右,计算结果过于保守。为解决工艺计算问题,开发了辅助HTRI软件的HelixTool程序(HelixTool+HTRI6.0)用于对螺旋折流板换热器的工艺计算。通过HelixTool+HTRI6.0,HTRI6.0及Lummus设计值3种工艺计算结果对比可知,HelixTool+HTRI6.0设计余量比Lummus设计值小3%左右,计算压力降也与Lummus设计值非常接近,完全满足工程设计要求,因此HelixTool+HTRI6.0可用于螺旋折流板换热器的设计与校核工作,同时,该方法还可利用HTRI软件自身优点对该类换热器进行优化设计。     

螺旋折流板换热器在常减压装置中的应用

介绍了新型螺旋折流板换热器在常减压装置常压渣油与原油换热器上的应用 ,实际使用证明 ,螺旋折流板换热器具有传热系数高、压降低、防振动及适用范围广的优点 ,是冷换设备较为理想的选择。     

管壳式换热器壳程传热性能比较

采用标准k-ε湍流模型并辅以壁面函数法,对弓形折流板换热器、盘环形折流板换热器、折流栅换热器和螺旋扭曲扁管换热器壳程流动与传热情况进行了数值研究。根据数值计算结果比较分析了这4种管壳式换热器壳程传热系数、壳程压降和整体性能指标α/Δp随质量流量的变化情况,对管壳式换热器的优化选型具有一定的实际意义。     

螺旋折流板替代弓形折流板

通过对螺旋折流板和弓形折流板的结构特点的比较分析,证明螺旋折流板换热器具有降低介质流动阻力、增加传热效率和减震等优点。以广西石化炼油工程常减压蒸馏装置的换热器设计为例,给出了螺旋折流板几何尺寸的计算方法。     

原油稳定装置中防沉积换热器的应用

为解决原油中泥沙等杂质含量高造成原油换热器结垢堵塞,换热效率下降,影响原油稳定装置生产的问题,针对原油换热器壳程结垢特点,优选了壳程没有流动死区、具有防沉积性能的螺旋折流板式换热器,在南八原稳进行了现场应用试验.结果表明,该装置提高了原油稳定装置的生产能力,平均每天增加原油处理量1 318 t,增产轻烃26 t;年可节约燃料气40×10<'4>m..     

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。     

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。     

新型高效管壳式换热器及其应用

采用横纹槽管 （ 含缩放管） 做传热管, 以波网、空心环和折流杆做管束的 支承结构的管壳式换热器进行了传热性能实验和原理分析。结果表明, 在相同热量和 相同功率消 耗条件下, 传热面 积减少３０ ％ ～５０ ％ ,用于炼油厂渣油—原油换热传热系数提高８５ ％ , 用于小合成氨厂, 传热面积可节省６８ ％ 。     

加氢装置用双壳程换热器的结构设计、制造及工程应用

加氢装置用双壳程换热器分为法兰式和螺纹锁紧环式两种。双壳程换热器是在壳程筒体内设置一个纵向隔板 ,隔板穿过管束中心 ,将管束和壳程分为对称的两部分。从而实现了“纯逆流” ,使温差校正系数接近于 1,并使壳程介质的流速大大提高 ,因此提高了总传热系数及换热效率。对于壳程成为控制热阻的一侧且介质流速低 ,需强化壳程传热或壳程可利用压降较大或温差校正系数较小 ,需提高有效温差或需要减少换热器台数等场合 ,应优先选用双壳程换热器。但双壳程换热器制造工艺复杂 ,一次性投资较高     

煤油加氢反应产物换热器结垢分析

针对某煤油加氢装置反应产物与原料换热器出现结垢现象,对3台换热器E-101A/B/C结垢现象、结垢位置、结垢程度进行了计算分析.结果表明：E-101A/B/C总换热系数不断降低,由193.70 W/（m2·K）下降至127.79 W/（m2·K）,降幅达34.0％,严重影响换热器的换热效果.根据管侧压力降从0.18 MPa升至0.25 MPa,增幅达38.9％,而壳侧压力降基本稳定,且E-101A管程垢阻达314×10-5（m2·K）/W,明显高于E-101B/C管程垢阻,判断换热器结垢位置为E-101A管程.装置停工检修中发现：E-101A管程出口出现大量铵盐结块,且在清洗中部分管束堵塞;E-101B/C管程及3台换热器的壳程未见显著结垢.换热器拆检结果验证了前期计算结果的准确性.结合计算分析及实际结垢情况提出改进建议.     

花板换热器及折流板换热器总熵增率性能评价

运用总熵增率及K／△p这2种综合性能指标对花板换热器和折流板换热器进行了总熵增率的计算及性能比较,认为用总熵增率来评价换热器的换热性能比用K／△p来评价更合适,也有利于换热器的优化。当壳程流体速度约大于0．23m／s时,花板换热器的总熵增率远比折流板换热器的小,即花板换热器传热的能量损失小于折流板换热器。     

常减压蒸馏装置换热网络的节能技术改造

为提高原油的换热终温,中国石油长庆石化公司通过模拟计算,采用夹点技术对５００万ｔ／ａ常减压蒸馏装置换热网络进行了节能技术改造。主要改造内容是调整换热网络和新增换热面积。与改造前相比,改造后原油的换热终温达到２９７℃,提高了１４℃;加热炉燃料单耗［ｍ（标准油）／ｍ（原油）］下降了０．８ｋｇ／ｔ。     

炼油厂设备腐蚀故障失效分析三例

结合炼油厂常减压蒸馏装置顶循环油／原油换热器管束泄漏;硫酸烷基化单元反应流出物碱洗罐入口混合器前管段穿孔和汽柴油加氢精制单元柴油蒸汽发生器泄漏等三例设备腐蚀案例进行了失效原因分析。分析结果表明：常减压蒸馏装置顶循环油／原油换热器管束泄漏由管程介质即顸循环引起,为HCl结露产生的H,0-HCl体系腐蚀所致;硫酸烷基化单元反应流出物碱洗罐入口混合器前管段穿孔由于注碱方式导致反应流出物和热碱水在混合过程中产生局部低压区,造成c。蒸发,大大加快了流速。另外碱液中水分稀释反应流出物中夹带的浓硫酸,使其含量变低,从而导致20合金的严重腐蚀;汽柴油加氢精制单元柴油蒸汽发生器泄漏主要由于壳程介质水、蒸汽或换热管与管板的联接制造缺陷引起。最后针对不同的腐蚀问题提出了防护措施。     

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。