一、技术背景
目前单/双面强化换热管及其高效换热器以其优异的换热性能在乙烯工业等领域具有广泛的应用前景,因此具有巨大的潜在市场需求。在美国,日本,德国等已大量生产该类高效换热管定型商品,但目前该技术还向我国保密,乙烯工业只能使用进口的双面强化换热管。
针对国内目前的现状,我们研发出了强化换热管和高效换热器之T型翅片管。
二、技术原理
本技术方案是T型翅片管,T型翅片管是由光管经过滚轧加工成型的一种高效换热管。结构特点:在管外表面形成一系列螺旋环状t型隧道。 T型翅片管结构图和示意图分别如图1、图2所示。
图1 T型翅片管结构图
图2 T型翅片管示意图(1-开口,2-T型肋片,3-管基体)
原理:强化沸腾原理,即管外介质受热时在隧道中形成一系列的气泡核,由于在隧道腔内处于四周受热状态,气泡核迅速膨大充满内腔持续受热式使气泡内压力快速增大,促使气泡从管表面细缝中急速喷出。气泡喷出时带有较大的冲刷力量,并产生一定的局部负压,使周围较低温度的液体涌入T型隧道,形成持续不断的沸腾。这种沸腾方式在单位时间内,单位表面积上带走的热量远远大于光管,因而这种管型具有较高的沸腾传热能力。 T型翅片管实物图如图3所示。
图3 T型翅片管实物图
三、技术优势
与现有技术相比,该技术的优势如下:
传热效果好。在R113工质中T管的沸腾给热系数比光管高1.6-3.3倍;
常规的光管换热器,只有当热介质的温度高于冷介质的沸点或泡点12℃-15℃时,冷介质才会起泡沸腾。而T型翅片管换热器只需2℃-4℃的温差,冷介质就可沸腾,且鼓泡细密、连续、快速,形成了与光管相比的独特优势;
以氟利昂11为介质的单管实验表明,T型管沸腾给热系数可达光管的10倍,以液氨为介质的小管束实验结果,总传热系数为光管的2.2倍,C3、C4烃类分离塔的再沸器工业标定表明,低负荷时,T型管总传热系数比光滑管高50%,大负荷时高99%;
铝多孔表面传热管的价格便宜;
由于隧道内部的气液扰动非常激烈以及气体沿T缝高速喷出,因而无论是T型槽内部还是管外表面,都不易结垢,这一点保证了设备能长期使用而传热效果不会受到结垢的影响。
四、效果指标
目前,该方案已通过了中试,进入生试阶段。我们通过测试得出如下结论:
只要壳侧介质比较干净、无固体颗粒、无胶质,均可采用T型翅片管作换热元件,形成T型翅片管式高效换热器,以提高壳侧沸腾传热效果。
五、应用影响
本技术适用于乙烯工业等领域,具有广泛的应用前景。
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