管壳式换热器壳程强化传热的途径，山东国信工

　　管壳式换热器在化工、石油、动力、冶金、制冷、原子能、造船、食品等工业部门中有着广泛的应用。

　　近40年来,国内外对管内强化传热进行了大量的研究,取得了丰硕的成果,目前已有的强化传热管技术不下百余种。相比之下,壳程强化传热方面的研究远远没有管程研究的广泛和深入。直到20世纪70年代,壳程强化传热技术才开始受到重视,并取得了较大进展。

　　壳程强化传热的途径主要有2种:一种是改变管子外形或在管外加翅片,即通过管子形状和表面特性的改变来强化传热,如螺纹管、螺旋槽管、外翅片管等强化传热管技术;再一种是改变壳程挡板或管间支撑物,以减少或消除壳程流动与传热的滞留死区,使传热面积得到充分的利用。第一种途径与管内强化传热技术机理一致,已有很多文献报道。管壳式换热器壳程挡板或管束支撑物的发展表现为折流板的改变,其目的是将泵功最大程度用于增强传热方面,而不是消耗于管间支撑物。现有的支撑形式有板式支承、杆式支承、空心环支承和管子自支承。

　　1.板式支撑结构

　　传统的管壳式换热器采用单弓形折流板支承,壳程流体易产生流动死角,传热面积无法被充分利用,因而壳程传热系数低、易结垢、流体阻力大。并且当流体横向流过管束时,还可能使管子产生诱导振动,破坏管子及其与管板连接的可靠性。因此,为了消除它的弊端,近20年来出现了许多新型的壳程折流板支承结构,如多弓形折流板、整圆形板、异形孔板、网状板、弓形折流板加平行分隔板、螺旋折流板等。这些新型折流板支承结构的共同特点是尽可能地改善壳程流体流动和传热死区,降低壳程流体流动阻力,而且管束的抗振性也能得到增强。

　　2.杆式支撑结构

　　为了解决传统折流板换热器因流体横向冲刷管束引起的振动和破坏问题,出现了折流杆支承结构。折流杆支承结构由折流栅和支承杆组成。折流栅是由在一圆环(折流圈)上焊接一定数量的圆杆(折流杆)构成,每四个不完全相同的折流栅构成一折流栅组。折流栅上的折流杆交错穿插于管子之间,折流杆的直径约等于相邻管子之间的间隙,管子被折流杆紧紧夹住。由于折流杆换热器壳程流体为纵向流动,基本不存在流动死区。另外,流体流过折流杆(圆杆)后在其两侧交替产生和脱离旋涡(卡漫涡街) ,且流体流过折流栅时流通截面缩小,之后又扩大,从而产生文丘里效应。由于卡漫涡街和文丘里效应的作用,使流体对管壁形成较强烈的冲刷,从而减薄了传热边界层,也就强化了壳程传热。