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螺旋槽管强化传热研究与应用

王丽芝  
【摘要】:换热器是化工、石油、动力、冶金、能源等工程领域中普遍使用的热力设备。利用强化传热技术对换热器内的传热过程进行强化具有非常重要的经济和社会意义。虽然已经发展了许多强化传热的方法和措施,但仅有很少一部分被实际应用到换热器上。因此通过研究各种换热过程的强化方法来提高换热器的性能或设计新颖的高效换热器,不仅是现代工业发展过程中必须解决的重要课题,同时也是开发新能源和开展节能工作的一项紧迫任务。 本文对螺旋槽管的强化传热机理进行了系统的理论分析,通过分析管内Re数、槽深以及节距对螺旋槽管管内阻力和换热的影响,给出了螺旋槽管的最佳结构参数范围。通过对螺旋槽管内传热和流动阻力特性的分析,分别列出了无相变和有相变时的传热和阻力关联式,并对螺旋槽管的抗污染性能进行了综合分析与评价。螺旋槽管在有相变和无相变的传热中能显著地提高管内外的传热系数,通常起到双边强化传热作用。螺旋槽管的管内传热系数是光滑管1.5-2.0倍,管外传热系数大约为1.5倍,整体传热性能较光滑管提高2-4倍,可广泛用于液体和气体的对流、沸腾和冷凝传热。特别是对管内气体或液体、管外蒸汽冷凝等的强化效果很明显。 双纹管换热器是采用螺旋槽管为强化传热元件的一种高效换热设备,它具有传热效率高,流动阻力小,结构简单紧凑,制作方便,结垢少且易清洗,体积小,重量轻,节省钢材等特点,非常适合于各种换热设备的挖潜改造,为节能节资提供了新的途径,因而备受人们青睐。 本文针对邹平县电力总公司热电厂采用双纹管汽水换热器采暖的实际应用,与大小相同的光管式换热器进行了详细的对比计算,通过对换热器的传热系数K和阻力系数等的计算,分析评价了螺旋槽管换热器的热力性能。结果表明,采用双纹管汽水换热器,不仅传热能力可以提高60%,而且还可节约设备投资费用,具有显著的经济效益和良好的推广应用价值。


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