管殼式換熱器適用于城市供熱、電廠(chǎng)、石油化工行業(yè)的汽一水和水一水換熱場(chǎng)合,與其它換熱器相比有以下優(yōu)點(diǎn):
1、傳熱系數(shù)高
雙紋管是用銅或不銹鋼制成的高效換熱管。紫銅、黃銅雙紋管其內(nèi)部有多頭細(xì)螺紋,外部有單頭粗螺紋;不銹鋼雙紋管為三頭(120度)向里凹的螺旋槽管,并波及到內(nèi)壁,管外往里凹的地方是管內(nèi)凸起的。管殼式換熱器的機(jī)理是對(duì)汽和水都進(jìn)行強(qiáng)化換熱,而被加熱水強(qiáng)化程度要大于汽側(cè)。汽水換熱時(shí)主要熱阻在水側(cè),只有提高水側(cè)的給熱系數(shù)才能保證較高的總的傳熱系數(shù)。
水側(cè):在流體邊界層理論指導(dǎo)下采取兩種措施強(qiáng)化管內(nèi)傳熱效果,在較低流速下形成非常強(qiáng)烈的湍流:
一、管內(nèi)被加熱水受螺旋槽的引導(dǎo)靠近管壁沿軸向來(lái)復(fù)線(xiàn)旋轉(zhuǎn),形成強(qiáng)烈的螺旋狀渦流湍動(dòng)狀態(tài),有利于破壞邊界層,減少邊界層的厚度;
二、螺旋槽向里的凸起使水流通道不斷變化,對(duì)流體產(chǎn)生周期性擾動(dòng),促進(jìn)流體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)相互傳熱,強(qiáng)化管內(nèi)水側(cè)的吸熱。經(jīng)測(cè)試,當(dāng)雷諾系數(shù)小于700時(shí),雙紋管管內(nèi)傳熱膜系數(shù)為光管的5—7倍,波節(jié)管的2—3倍。當(dāng)雷諾系數(shù)大于700時(shí),雙紋管管內(nèi)傳熱膜系數(shù)為光管的8.3倍,波節(jié)管的4倍。
汽側(cè):強(qiáng)化冷凝。管子表面的三頭凹槽是冷凝液排出的通道,在表面張力和重力的作用下可使換熱管表面的冷凝液沿凹槽旋轉(zhuǎn),并迅速脫離換熱管表面,變?cè)械哪钅Y(jié)為強(qiáng)烈滴狀凝結(jié),使管外傳熱膜系數(shù)大大提高,測(cè)試結(jié)果表明,蒸汽在雙紋管管外的凝結(jié)放熱系數(shù)試驗(yàn)值比蒸汽在光管外放熱系數(shù)高60%,比波節(jié)管高40%。
2、不易結(jié)垢
被加熱水在管內(nèi)形成旋渦狀紊流狀態(tài),形成不了與軸線(xiàn)平行的流股,使管內(nèi)流體的溫度、密度、雜質(zhì)含量沿?fù)Q熱管徑向分布是均勻的,同時(shí)在旋轉(zhuǎn)離心力的作用力下流體對(duì)管壁有較強(qiáng)的沖刷效果,且換熱管內(nèi)表面光滑,因此從水中析出的生垢離子和其它雜質(zhì)均沒(méi)有沉淀形成結(jié)垢的條件,防垢防堵效果較好。
3、適合過(guò)熱蒸汽場(chǎng)合,承壓能力高,過(guò)載能力強(qiáng)
耐高溫、承壓能力高是管殼式換熱器的固定特點(diǎn),由管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)形成所決定的,是板式換熱器、螺旋板式換熱器等其它類(lèi)型的換熱器的,管殼式換熱器的設(shè)計(jì)壓力可達(dá)幾百個(gè)大氣壓,多按法定壓力容器進(jìn)行設(shè)計(jì),考慮了較高的安全系數(shù),因而過(guò)載能力強(qiáng)。雙紋管是用無(wú)切削方法加工成的,沒(méi)有破壞金屬晶格結(jié)構(gòu),它具有管殼式換熱器承壓能力高、過(guò)載能力強(qiáng)的特點(diǎn)。
4、水側(cè)阻力小,節(jié)省循環(huán)動(dòng)力消耗。
被加熱水在較低流速下便可達(dá)到傳統(tǒng)意義上的湍流狀態(tài),且流體不易在管壁產(chǎn)生沉淀和結(jié)垢,流道總是暢通的,且換熱器管程多采用單管程或兩管程,很少采用四管程,加之換熱管選型較短,縮短了流體在換熱器中回轉(zhuǎn)流動(dòng)路程。因此壓降小,一般小于50Kpa,節(jié)省循環(huán)泵運(yùn)行費(fèi)用。
5、不易泄漏
管殼式換熱器密封周長(zhǎng)短,全換熱器僅有兩個(gè)不大的密封墊:換熱器熱流體在外,冷流體在內(nèi),而換熱管的熱膨脹系數(shù)大于殼體,有一定的補(bǔ)償能力,熱應(yīng)力小,換熱管的粗螺紋類(lèi)似膨脹節(jié),能減小熱應(yīng)力;管殼式換熱器是不易泄露的。
6、維修量小,維護(hù)費(fèi)用低
由于上面三條,管殼式換熱器的維修量小,維護(hù)費(fèi)用低。板式換熱器每年都需大量的維護(hù)費(fèi)用。
7、占地面積小
管殼式換熱器單位體積傳熱面積大(約為光管換熱器的1.4倍、螺旋板換熱器的1.5倍、波紋管換熱器的1.7倍、浮動(dòng)盤(pán)管換熱器的3.5倍、和板式換熱器相當(dāng)),總傳熱系數(shù)高,再加上有三種結(jié)構(gòu)形式(臥式、耳式支座立式、腿式支座立式),便于在不同位置安裝,因此占地面積大大小于光管換熱器、螺旋板換熱器、波紋管換熱器和浮動(dòng)盤(pán)管換熱器,其立式換熱器的占地面積小于板式換熱器。