任海濤　魏紅立（河北保定太行集團有限責(zé)任公司，河北 保定　071000）

高效節(jié)能換熱技術(shù)概述

任海濤魏紅立（河北保定太行集團有限責(zé)任公司，河北 保定071000）

本文簡要介紹了幾種常見管殼式熱交換器換熱管強化傳熱技術(shù)，技術(shù)層面上介紹了各自的優(yōu)劣以及適用場合。

熱交換器；節(jié)能減排；強化傳熱

在國家政策推行節(jié)能減排的大形勢下，國內(nèi)石油化工、醫(yī)藥領(lǐng)域諸多的熱交換設(shè)備逐漸采用高能效低成本的先進技術(shù)。傳統(tǒng)的熱交換器弓形折流板以及光管換熱管結(jié)構(gòu)注定了其效率低下成本較高的弊病。國內(nèi)外紛紛把目光投向高效的換熱技術(shù)以及傳統(tǒng)熱交換設(shè)備強化傳熱技術(shù)。

熱交換設(shè)備強化傳熱過程是力求使熱交換設(shè)備在一定的時間和傳熱面積內(nèi)完成的熱傳遞更多。強化傳熱技術(shù)是使熱交換設(shè)備最大限度的提高傳熱效率的一種技術(shù)，這樣能夠更大限度的提高傳熱過程的傳熱效率。在特定條件下提高傳熱面積、提高傳熱系數(shù)、提高平均溫差是提高傳熱效率的最終途徑。對管殼式熱交換器換熱管普通光管進行深加工得到不同形式的異形管。較光管來說，異形管或是增大傳熱面積，或是提高傳熱系數(shù)，管內(nèi)插件夠提高平均溫差。在不同場合恰當(dāng)選擇使用異形管能夠極大的提高傳熱效率。

1　異形管——波紋管

波紋管按波形分為：波鼓形波紋管、梯形波紋管、縮放管和波節(jié)管。流體在經(jīng)過波紋管時，在波峰處流速降低，靜壓增加，在波谷處流速增加，靜壓降低。流體在管內(nèi)流動反復(fù)的壓力波動會使流體產(chǎn)生劇烈的湍流效果，提高雷諾系數(shù)，干擾減薄流體的邊界層。波節(jié)的存在有助于提高管內(nèi)流體的湍流效果，進而提高波紋管的傳熱效果，但波紋管會降低管內(nèi)流體的流動性能。高雷諾數(shù)情況下波節(jié)管與光管的換熱效果比較接近；低雷諾數(shù)的情況下，因波節(jié)管會提高管內(nèi)流體的湍流效果，傳熱效率會比使用光管效果更好。

2　異形管——螺旋槽紋管

通過擠壓光管管壁加工制作成螺旋槽紋管，槽紋紋路有單頭和多頭之分。螺旋槽紋管對管內(nèi)流體的擾動使得流體成大體螺旋式流動，并在槽紋處造成流體小范圍的二次流動，消除分離邊界層，提高傳熱效率2～4倍。螺旋槽紋管對管內(nèi)管外流體具有雙面強化傳熱的作用，適用于對流、沸騰和冷凝等工況。

3　異形管——翅片管

通過在換熱管表面添加各種形式翅片，增大換熱面積，對流體造成極大的擾動，從而提高傳熱效率。選用翅片管為傳熱元件，多使用在高溫?zé)煔獾墓r下，如余熱鍋爐用翅片管使用在高溫高壓且具腐蝕性的惡劣環(huán)境。這就要求翅片管應(yīng)具有很高的的性能指標(biāo)：1防腐性能、2耐磨性能、3低接觸熱阻、4高穩(wěn)定性、5防積灰能力等。

4　異形管——螺旋扁管

螺旋扁管由圓管加工制成，其截面形狀為扁圓或者橢圓形，流體在管內(nèi)流通呈現(xiàn)螺旋狀提高了湍流程度。實驗研究結(jié)果表明：在雷諾數(shù)低的螺旋扁管的強化傳熱效果比光管提高2～3倍，隨雷諾數(shù)的增大，其強化效果有所減小，但仍可達(dá)50%

5　異形管——表面多孔管

使用燒結(jié)、火焰噴涂、電鍍及機械加工的方式形成的多孔表面能夠極大地強化沸騰傳熱，提高傳熱效率，從而能夠減少熱交換面積，減少傳熱的不可逆損失。其多空表面還具有良好的阻垢性能。

6　異形管——針翅管

針翅管表面針狀結(jié)構(gòu)既擴大了傳熱面，又能對流體造成很大擾動，增強了邊界層與主流的混合，在對壓降影響微弱的情況下極大的強化了傳熱效率，針翅管的表面針狀結(jié)構(gòu)可以與相鄰針翅管針狀結(jié)構(gòu)相互支持，從而可以代替支撐板或者支撐桿材料，針翅管普通應(yīng)用在油品熱交換器以及很多低傳熱膜系數(shù)、高粘度介質(zhì)以及含塵高溫?zé)煔獾臒峤粨Q設(shè)備中。

7　管內(nèi)插件

通過在管內(nèi)插入紐帶、螺旋線圈、螺旋片等插入件能夠有效促進管內(nèi)流體湍流，提高傳熱系數(shù)，并且能夠有效降低熱交換器壁溫，管內(nèi)外溫差，從而強化傳熱。

8　結(jié)語

結(jié)合管程強化傳熱技術(shù)的進步，更多的強化傳熱技術(shù)手段逐漸被應(yīng)用在更多的現(xiàn)實工程設(shè)備中，在各行業(yè)熱交換設(shè)備上，強化傳熱技術(shù)將發(fā)揮其強大的優(yōu)勢。強化傳熱管極大地提高了熱交換器的傳熱性能，減小了熱交換器所需的傳熱溫差和壓降損失，提高了能源利用率，簡化緊湊了設(shè)備結(jié)構(gòu)，減少了設(shè)備材料成本，結(jié)合國家推行的各種節(jié)能減排政策措施，強化傳熱技術(shù)已經(jīng)被國家、被企業(yè)重視，進而與實際應(yīng)用相結(jié)合，實現(xiàn)其巨大的經(jīng)濟效益。

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