壳程多通道管壳式换热器中并列分置管束长宽比与深度换热

蒋夫花，邓先和

(华南理工大学 传热强化与过程节能教育部重点实验室，广东 广州，510640)

近年来化工、冶金及能源工业系统中的管壳式换热器向高参数和大型化发展，传统技术方法已经不能适应这种发展趋势[1-3]。换热器的传热管长(L)由工艺条件确定，壳体直径(D)由生产规模确定。工艺不变时，单系列系统生产规模越大，换热器长径比(L/D)就越小。随换热器长径比锐减，冷热流体的深度换热越来越难以实现。所谓深度换热即冷热流体经换热器换热后，热流体出口温度低于冷流体出口温度。工业中有一些经常需要冷热流体进行深度换热的场合，例如硫酸生产转化系统中SO2/SO3气体的换热，石化乙烯或炼油系统装置的冷热油料换热等。解决冷热流体深度换热随换热器长径比减小而受限的问题，强化传热是有效途径之一。强化传热的主要途径有3种：一为扩展传热面积，如应用波纹板[4-6]、螺旋翅片管[7-8]、缩放管[9]等粗糙管；二为增加扰流因子，如旋流片[10]、折流板[11-13]等；三为两者复合强化传热[14]。而换热器大型化造成冷热流体换热深度受限的根本原因在于传统的壳程结构不合理，通过强化传热可一定程度上提高换热深度，但根本解决办法为改变壳程结构。邓先和等[15]提出了壳程多通道管壳式换热器结构，即通过加纵向分隔板将一个管子数目巨大的管束沿径向作若干次纵向分割，并列分置为若干个管子数目较少的传热管束。这种并列分置管束可看作一个单元流路区域，每个单元流路可看作是一个并列分置管束管壳式换热器。……