折流杆换热器是一种新型高效的传热设备,具有抗振性能强、流动阻力小、不易结垢、传热性能好及表面温度均匀等优点。它不同于常用的垂直弓形板换热器,其换热管子由折流杆组成的折流圈组支承,在上下左右4个方位将管子固定,壳程流体为轴向流动,消除了流体反复横向流过管束时产生的诱导振动;壳程流动阻力小,流速增加,紊流程度增大,从而强化了传热。第1台折流杆换热器自1970年由美国菲利普石油公司首创至今,已在工业设备中广泛应用。
特点:
(1)折流杆换热器的壳侧膜传热系数大于改造前换热器的壳侧膜传热系数。以韶关电厂加热器改造为例,改造后的换热器的换热面积略为减少,且钢管的导热系数(49.8W/m•K)比铜管(109W/m•K)小,改造后的换热管壁厚大于改造前换热管。改造前、后换热管的导热热阻分别为5.85×10-8K/W和2.721×10-7K/W。改造后管子导热热阻增大导致的传热效果降低,必然由壳侧膜传热系数增加来弥补。改造前、后加热器壳体、换热面积、管子根数、工作状态基本不变,可以认为改造前后换热器的传热系数相等。
(2)折流杆换热器的总有效冷却面积大于垂直弓形折流板换热器的总有效冷却面积。垂直弓形折流板换热器的折流板把壳程分为几段,蒸汽在各段之间流动很不顺畅,每一段都存在“有效传热区”和“死区”[2],“死区”会导致不凝性气体大量积聚,从而使热传递量下降[3]。而折流杆换热器几乎没有“死区”,换热效果好。由于换热器的垂直安装形式,换热器上段的热传递率大于下段的热传递率。为了提高换热效果,换热器下段的折流杆的间距可以缩短些。
(3)折流杆换热器的壳程压力降小于垂直弓形折流板换热器的壳程压力降。改造后的壳程压力降为0.06MPa,壳程压力降减少有利于蒸汽流速的提高,而蒸汽流速对凝结换热过程影响很大,当蒸汽和液膜同方向流动时,由于蒸汽凝结时转换为液相而产生的动量转换和由于蒸汽分子的粘性摩擦作用,会引起凝结液膜的减薄。蒸汽流速愈高,液膜厚度愈薄,而且使液膜中出现局部紊流流动,有利于增强凝结换热系数。
