提高换热效率的方法与措施

提高换热效率的方法与措施

　　换热器在化工生产过程中起着至关重要的作用，其投资费用占全部投资费用较大。传统的管壳式换热器单位体积的传热面积较低，传热系数不高，难以满足生产要求，因而，高效换热器的研究越来越得到重视。提高换热器的换热效率是节约能源、降低工程投资的关键，对于提高换热效率国内外非常重视。

　　目前可拆式板式换热器主要采用下述措施：

　　1、研究应用强化传热技术，扩展传热面积和提高传热表面的传热性能;

　　2、改变换热器折流板结构(折流杆技术等)以提高壳程的传热膜系数，增加介质的湍流性，防止介质走短流;

　　3、换热管内外表面防污垢技术(防污垢涂层技术)。

　　4、应用数值传热技术的研究。目前研究应用强化传热技术是提高传热效率很有效的一种技术措施，本文主要讨论应用强化传热技术对换热器进行改进。所谓换热器传热强化或增强传热是指通过对影响传热的各种因素的分析与计算，采取某些技术措施以提高换热设备的传热量或者在满足原有传热量条件下，使它的体积缩小。

　　换热器传热强化通常使用的手段包括三类：扩展传热面积(F);加大传热温差;提高传热系数(K)。

　　1、扩展传热面积F。扩展传热面积是增加传热效果使用最多、最简单的一种方法。这种方法现在已经淘汰。现在使用最多的是通过合理地提高设备单位体积的传热面积来达到增强传热效果的目的，如在换热器上大量使用单位体积传热面积比较大的翅片管、波纹管、板翅传热面等材料。

　　2、加大传热温差△t。加大换热器传热温差△t是加强换热器换热效果常用的措施之一。但是，增加换热器传热温差△t是有一定限度的，我们不能把它作为增强换热器传热效果最主要的手段，使用过程中我们应该考虑到实际工艺或设备条件上是否允许。

　　3、增强传热系数(K)。增强换热器传热效果最积极的措施就是设法提高设备的传热系数(K)。换热器传热系数(K)值越低，换热器传热效果也就越差。换热器传热系数(K)值也就越高，换热器传热效果也就越好。

　　上述三方面增强传热效果的方法在换热器都或多或少的获得了使用，但是由于扩展传热面积及加大传热温差常常受到场地、设备、资金、效果的限制，不可能无限制的增强。所以，当前换热器强化传热的研究主要方向就是：如何通过控制换热器传热系数(K)值来提高换热器强化传热的效果。我们现在使用最多的提高换热器传热系数(K)值的技术就是：在换热器换热管中加扰流子添加物，通过扰流子添加物的作用，使换热器传热过程的分热阻大大的降低，并且最终来达到提高换热器传热系数(K)值的目的。

　　(1)、换热器上扰流子强化传热的使用。为了提高换热器的传热系数，强化换热器的传热效率，国内外出现了多种强化元件及强化措施，主要包括在换热器中使用螺纹管、横纹管、缩放管、大导程多头沟槽管、整体双面螺旋翅片管以及互程技术在换热管中加扰流子来强化管内换热等。其中，在换热管中加扰流子添加物进行强化传热在工业上已使用了多年，它可以使换热器总的传热系数出现明显的提高，可以大大节省换热器的传热面积，降低设备重量，节约大量金属材料，它的许多优点已日益引起人们的重视。

　　(2)、采用异形管。为了强化管束传热，在工程应用上已越来越广泛地采用异形管来代替圆管。如椭圆管、滴形管、透镜管等。其中以扁管和椭圆管应用最广。以椭圆矩形翅片管为例，经研究证明与圆管相比，由于椭圆管的流动性好，流动阻力小，且在相同的管横截面积下，椭圆管的传热周边比圆管长;从布置上讲在单位体积内可布置更多的管子，因此单位体积的传热量高。在满足一定换热量的前提下，换热器向着高效、紧凑的方向发展。强化传热技术的应用，国内研发了一些新型高效换热器如内凸肋管式换热器、螺旋式高效换热器。