半水煤气变换气换热器设计开题报告(3)
3.2.3缩放传热管
缩放管是由渐缩段与渐扩段构成的一种强化传热管。流体在管内或管外前进的过程中受缩放管扩、缩表面的作用引起湍动，提高传热效果。该类传热管不易结垢，强化传热效果较好，在硫酸及石化等行业应用前景广阔。这类传热管的形状参数对阻力系数及传热系数的研究实用价值很高[13]。缩放管已在空气预热器，油冷却器，废热锅炉中广泛应用。
3.2 缩放管结构图
3.2.4三文内肋管
三文内肋管是一种新型的强化传热表面的传热管，由重庆建筑工程学院发明，获1990年尤里卡发明金奖，其结构是：在传热管的内壁由专甩机床挤压出许多独立的齿状肋片，肋片与管壁垂直，烟气经过佣是刨花状的弧面，背侧是平面，肋片在管子横截面上环状均匀分布，环间错排，造成内壁在三文方向上的儿何尺寸都有变化，故称为三文内肋管[14]。对于空气的管内传热，三文内肋管是光管的5.8倍，对管内的凝结换热和沸腾换热，换热系数分别是管的3~5和2~5倍。
3.2.5菱形翅片管
菱形翅片管是由轧制而成，翅片为三文结构，具有较好的冷凝传热效果。蒸汽在菱形翅片管表面冷凝时，冷凝液膜的表面张力随菱形翅片表面曲率半径而变化，致使液膜在翅片根部较厚，在翅片表面较薄，当流体流经菱形翅片表面时，传热边界层在非连续翅片上因受到周期性破坏而减薄，从而可以提高冷凝传热系数[15]。
3.3 支撑结构的发展
管壳式换热器按支撑结构不同，可分为四种形式：板式支撑，如弓形折流板换热器；杆式支撑，如折流杆换热器；空心环支撑，如空心环换热器；管子自支撑，如刺空模式换热器等
3.3.1多弓形折流板
弓形折流板是管壳式换热器最常用传统的支撑结构。普通的单弓形折流板程压降较大，易出现流动死区、使传热面积无法得到充分利用。并且还存在着旁流和漏流、易结垢、振动等问题。因此，为了提高折流板性能，人们提出了多弓形折流板。它是在单弓形基础上增加切口面积，使壳程纵向流流动增大，单弓形折流板急剧回转流动时造成的管束振动和压降大的缺点。研究表明：双弓形折流板使壳程管束压降只有单弓形折流板的1/8 - 1/6，壳程流速提高2倍，传热率提高50%。
3.3.2 折流杆支撑
折流杆式支撑。这种结构是4个为一组，称之为折流栅，每组折流栅包括2个横栅和2个纵栅，每个折流栅是由若干平行的折流杆焊接在一个折流圈上而成。折流栅装置是折流杆换热器的核心部件[12]。折流杆的直径等于相邻两根换热管之间的间隙，因而折流杆与换热管之间无间隙。换热管穿过相邻的并按一定旋转角度安置的折流栅上的折流杆系所组成的通道，即被折流杆紧紧夹住，从上下左右四个方位固定。郑州大学等单位也研发了折流杆式支承换热器，并投入工业应用。
3.3.3 空心环支撑
空心环由直径较小的钢管截成短节而成，均匀地分布于管间的同一截面上，与管子呈线性接触，使管束相对紧密固定。采用空心环网板取代折流板作管间支撑物，可以大幅度减少气体在壳程作反复折流而损失的流体输送功，依靠增加管间气速提高管外传热系数，达到流体输送功的最佳利用。在这种壳程结构中，流体在非传热界面的区域如管间支撑物的局部区域，形体阻力损失较小，而较大部分的流体压力降可以有效地利用于促进传热管表面的流体湍流，减薄滞留底层的厚度，从而能以较低的流体输送功获取较高的传热系数。
3.3.4 管式自支撑
为简化管束支撑、使换热器更加紧凑，近年来开发出一些自支撑管，如刺孔膜片管、螺旋扁管和变截面管等[15]。这类自支撑管依靠管子自身的一部分如刺孔膜片、螺旋线或变径部分的点接触来支撑管束，同时又组成壳程的扰流元件，增大了流体自身的湍流度，破坏了管壁上的流体边界层，从而使壳程传热得到进一步增强。
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