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列管式冷凝器与折流板冷凝器的不同点

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折流板顾名思义是用来改变流体流向的板,常用于管壳式换热器设计壳程介质流道,根据介质性质和流量以及换热器大小确定折流板的多少。折流板是列管式换热器中的一个零件可用以起到提高传热系数和支承管束的作用;但由于它结构简单所以往往被设计者所忽视。现实的情况可以证实到目前为止无论是我国自行设计还是国外引进的设备折流板的结构常是五花八门,其中有些结构既制造复杂又不利于提高传热系数。其原因在于设计者没有根据具体的传热性质来认真地对它进行分析后再确定具体的结构和尺寸。本文拟对各种型式折流板的优缺点一一列出并进行对比,提出换热器在什么情况下列管式冷凝器与折流板冷凝器的不同点所适用哪种折流板的一些个人意见和有关同志进行商榷。这些死区内的流体几乎处于停滞状态,因而其传热面积没有得到充分利用。而折流杆换热器管束中则基本不存在死区,也就充分地利用了传热面积;此外,流体通过折流杆(圆杆)后在其两侧交替产生和脱离旋涡(称作卡漫涡街),且流体流过折流栅时流通截面缩小,之后又扩大,从而产生文丘里效应。

流杆换热器示意图(图三)格栅折流板(图四)传统管壳式换热器,流体在折流板作用下横过管束流动,其流动阻力较大;且流体每流过一块折流板,其流向都要改变约180度,造成无谓的动力消耗。而对于折流杆换热器,流体平行于管子流动,流动阻力较小,且在整个管束中流体流动方向不改变,流路较为顺畅。因此,折流杆换热器具有较小的壳程流体阻力损失。

这些折流板都有各自的优缺点,逐一说明如下;

一、 弓形折流板。大部分换热器都采用弓形折流板。弓形折流板在壳程内的放置形式上下方向排列的形式,用以造成液体剧烈扰动以增大传热系数;左右方向排列的,多数用于卧式换热器,设备中都伴随着有气相的吸收冷凝,以利于冷凝液和气体的流动,当列管是正方形排列时,为了使介质形成湍流以提高换热效果,则采用转角切口。单弓形折流板主要是为了提高整体的壳程的错流程度,切口的百分数一般为20%~49%;通常为20%~25%,最佳大小为20%,此时单位压降下传热膜系数最高,小于20%(缺口处不布管除外)压降较大;切口超过20%,导致形成流体流速的滞留区,切口过大或过小,都会降低管束的传热性能;为了减小振动,亦可采用缺口处不布管,缺口可减小到15%或者25%左右,其压降只有单弓形的1/3左右。双弓形折流板:当采用单弓形阻力过高,可改为双弓形折流板。双弓形折流板可以将通过壳程侧的流段分为两股,以此达到降低压降的目的,减小折流板间距,降低错流程度,其特点是有较大开口区域,允许与管子近乎平行的流动,所以流动诱发振动的几率较小。多弓形折流板保留了单弓的优点,有些尺寸的多弓形可以使流体的流动和管子接近平行,压降更低,降低振动可能性。双弓形和三弓形折流板能使两种换热介质良好的进行接触,消除换热器的死角,以提高换热目的,一般用于于大直径和大流量场合。

二、 圆盘-圆环形折流板。圆盘-圆环形折流板是由大直径的开口圆板即圆环板(也称环板)和小直径的盘板交错排列组成。介质流动的特征是与轴心对称,流动多为与管束相向的平行流,因此,流动阻力较单弓形折流板小,由与管子垂直的横流引起的振动较小,但壳程传热膜系数增加比单弓形的小。圆盘-圆环形折流板一般用于大直径和大流量场合。实践证明,折流杆换热器壳程不易结垢,清污周期可大大延长。这是因为:前面述及的流体流过折流栅、折流杆时产生的文丘里效应和卡漫涡旋效应,使流体对管壁形成较强烈的冲刷,故污垢不易沉积在管壁上,且由于平行流,流路较为顺畅,没有死区,一方面使污垢难于沉积下来,另一方面若污垢沉积较多时也容易被流体冲走,故具有一定的自净作用。