內展翅片換熱器
                         李虹戈　劉傳廣(大慶油田化工有限公司)
    1·內展翅片換熱管及換熱器結構
    隨著現代工業的發展,換熱器逐步向著高溫、高壓、大容量的方向發展,這就給換熱器的發展提出了新的挑戰。讓高溫、高壓介質走管程,可以節省換熱器殼體的投資,但是由于管內流體給熱系數低、換熱面積大,故換熱設備的體積大,投資成本高。為了解決這一突出問題,工業生產過程中迫切需要一種強化管內換熱的新型換熱器,用以滿足工藝設備熱交換過程中氣體走管程的要求。
    內展翅片換熱管是20世紀末在國內出現的一種新型高效換熱管,它在國外已有20余年的應用報道。內展翅片換熱管針對常規外翅片換熱器而言,其特點是在換熱管內部縱向置入翅片,以增強管內部介質的對流換熱。內展翅片換熱管具有強化效果好、翅化效率高、技術含量高,同時不會產生大的壓力損失等優良特點,是國內新型高效理想的氣體換熱元件。
    內展翅片管換熱器與普通管殼式換熱器相比,只是采用內展翅片換熱管取代普通殼管式換熱器中的換熱光管,而管板及折流板等在布置結構上與普通管殼式換熱器相同,主要由三部分組成。
    (1)基管。換熱管基管采用的是內徑為Φ30的光管,為了讓翅片和基管具有良好接觸,減小接觸熱阻,內展翅片換熱管的基管采用的是具有合理公差的高精度無縫管,常用規格有Φ32、Φ33、Φ34、Φ35等,依據換熱介質承受壓力、溫度,選取不同規格的換熱管。
    (2)管芯。由于換熱翅片向換熱管中心集中,同時高肋翅片肋根效應的影響,在換熱管的中心軸區域形成換熱死區。為消除換熱死區的影響、優化傳熱而增設了支撐換熱翅片的管芯,其規格為Φ13。
    (3)翅片。每根換熱管內由32個翅片(沿管殼軸向延伸,為一整體,厚0·15~0·2mm)與管殼內表面及芯管外表面形成32個獨立的小的介質通道,其翅化系數為7·4。根據選用工況不同,換熱管翅化效率為90%~99%。內展翅片換熱管的翅片存在有一定的彈性形變,由于使用的換熱管基管是具有合理公差的高精度無縫管,這就使得翅片與管內壁、管芯外壁總是緊密接觸的,接觸熱阻極小。它可避免翅片焊接易變形、焊接工作量大、造價高,翅片質量不能保證以及翅片脫落等缺陷。這是區別其他形式翅片管的顯著特點之一。
    內展翅片換熱管根據換熱介質承受工作壓力和工作溫度不同選取不同壁厚的換熱管,根據換熱介質的特性選取不同的材質。為了減小換熱管本身的管壁熱阻,常用的換熱管材質有碳鋼、銅、不銹鋼和鈦等,為了減小接觸熱阻,一般采用與基管相同的材質,但是碳鋼不易作翅片,碳鋼管一般采用不銹鋼(或合金)翅片。
    2·在轉化氣冷卻器中的應用   在煉油、化工、制藥、制冷等許多行業中存在大量熱交換兩側間介質的對流換熱系數相差很大的情況,較小的流體通過走換熱管內翅片側,以強化其換熱性能、達到提高換熱器總的傳熱系數的目的。自1999年該產品研制成功以來已經成功應用了100余臺。
    在甲醇廠轉化器工藝中,使用到的換熱器有很多,并且都是屬于氣體和水熱交換的工況,以前一般都用列管換熱器,但是由于氣體換熱效果差,導致列管換熱器設備體積大,換熱效果不好,并且耗水量很大。經過改造使用內展翅片換熱器以后,通過實際使用參數對比證明,采用內展翅片換熱器后,設備體積小,占地面積小,節能節水,經濟效益明顯(見表1)。
             
    3·結論
    內展翅片換熱器是國內新近出現的一種新型高效換熱管,內展翅片換熱管具有強化效果好、翅化效率高、技術含量高,同時不會產生大的壓力損失等優良特點。由于內展翅片換熱器的特殊結構,使得它在氣體換熱方面具有其他設備無法相比的優勢。(欄目主持　樊韶華)