换热器各种管束支撑的结构与传热性能

换热器各种管束支撑的结构与传热性能换热器各种管束支撑的结构与传热性能李安军邢桂菊周丽雯(辽宁科技大学材料科学与工程学院鞍山市114051)摘要：管束支撑是管壳式换热器的重要元件,改变管束支撑的的形状和

换热器各种管束支撑的结构与传热性能 换热器各种管束支撑的结构与传热性能 李安军邢桂菊周丽雯(辽宁科技大学材料科学与工 程学院鞍山市114051)摘要：管束支撑是管壳式换热器的重要元件,改变管束支撑的的形状和结构是强化传热的重要手段, 文中详细描述和分析了弓形折流板、整圆形折流板、折流杆、螺旋隔板、空心圆环、管子自支撑结构、抗振折流杆和旋 流片的结构特点和传热特性,并对各种管束支撑的传热性能比较。每一种管束支撑都有自己的特点和工作环境,其优缺点 是相对的,但总的发展趋势是管束支撑物的结构加工工艺趋于简单化,传热强化和抗振功能明显提高。 关键词：管束支撑；传热性能；换热器中图分类号:TQ051 文献标识码：A文章编号:10093281(2008)02002804 20世纪80年代以来,强化传热技术被誉为第二代传热技术［1］,并得到了充分的发展。它是能够显著改善传热性能的 节能技术,其主要内容是强化传热元件和改变换热器壳程的支撑结构,用以提高换热效率,达到生产的最优化。管束支撑是 管壳式换热器的重要原件,主要起到支撑管束、减小管束振动和引导壳程流体的流向的作用,一种好的管束支撑,能够强化 壳程热交换,节约投资和运营成本,因此,开发优良的管束支撑结构是非常必要的。工程上已应用的管束支撑主要有:弓形折 流板、整圆形折流板、折流杆、螺旋隔板、空心圆环、抗振折流杆、旋流片和管子自支撑结构等,这些管束支撑各有优缺点。 1各种管束支撑 1.1 弓形折流板弓形折流板包括单弓形折流板和双弓形折流板。单弓形折流板是化工企业用得最多的一种, 其结构见图1a,但是这种折流板具有流阻大，易结垢,易引发流体诱导振动等缺点［2］。双弓形折流板由双弓形隔板和中心 隔板组成，结构见图1b。两种隔板沿管束方向交替排列，引导流体波浪式前进。双弓形隔板换热器与间距和缺口相同的单 弓型隔板换热器相比，虽然其压降为后者的0.3〜0.5,传热系数为后者的0.6-0.8,但总体的传热性能是提高的［3］。弓形 折流板换热器可以用于单相、沸腾和冷凝的各种工况中,适用的介质也比较多,如水、汽、原油、轻质油等。 1.2 整圆形折流板 已开发出的整圆形折流板有五种结构,如图2。 大管孔整圆形折流板出现得较早,板上有比管径大的圆孔,圆心与管轴共线,既让管子穿过,又可以让管间流 体通过,这种纵流式结构可以减小传热管的振动,但缺乏对管子的支撑作用。后来开发出带小圆孔的整圆形折流 板,折流板上除钻有等于管外径的管孔外,管孔之间再钻小圆孔,让管间流体由小圆孔流过折流板,可以克服大管 孔整圆折流板的缺点。为进一步提高性能,又开发出了矩形孔、梅花孔整圆形折流板,既能支撑管子,又能让管间 流体流过折流板。还有一种网状整圆形折流板,其结构仍按普通折流板划线、钻孔,然后将折流板上的横排孔以4 个为一组,将管桥处铣通而成［4］。 整圆形孔板能有效地堵塞壳程中管束与壳体之间的缝隙,从而阻止流体在该缝隙中的无效流动；流体从孔板 开孔处穿过,孔板的“节流作用”使流体产生波动和二次流而加剧湍流,有效地提高传热效率［5］。整圆形折流板 结构的换热器壳程介质主要为水和轻质油,可适用于各种工况。 1.3 折流杆结构 折流杆纵流式换热器是1970年美国菲利浦石油公司首先提出的,是为了解决传统折流板换热器中管子与折流板的切