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换热器各管程在同一壳体内的协调性

时间：2016-01-19 作者：huanreqichang 点击数：

    如何将流动着不同热性能特征、不同介质的各股管程物流集于一个壳体之中，是多股流缠绕管式换热器设计的关键。
    我国目前还没有两个换热管钎焊在一起再进行缠绕的先例，管程换热管之间的热传递不予考虑。只考虑每一管程流体独立地和壳程流体进行热交换。各管程在同一壳体内的协调性表现为每一管程都能充分和壳程流体进行热交换，完成其应该占有的热负荷份额。
    各管程在同一壳体内的协调性主要取决于壳程的流体分布和壳程的结构分布。缠绕管式换热器的结构特点有利于其壳程流体的掺混，保持旺盛的湍流；另外，缠绕管式换热器大部分情况是立式安装的，有利于同一横截面上流体均匀地分布。对于两相流的介质也应关注流体的分配，在炼油和天然气领域往往采用高效分配器。而壳程的结构分布主要是由绕管特性决定。目前的设计中采用了同一绕管特性，即采用了一种板式换热管的规格(外径和壁厚)；缠绕管式换热器的层间距、管间距保持不变。
    单股流缠绕管式换热器只有一种长度的换热管，多股流缠绕管式换热器则不尽相同。不同股流体之间的换热管的长度可以不同，也可以相同，但位于同一绕管层上的换热管的长度必须相同。不同股物料的换热管的长度可以设计得不一样，如果两者长度近似相同，则可以设计成一致，从而置于同层。
    管程之间最终的组合是保证各管程在同一壳体内协调性最关键的一步。如果几股物流的流量相差较大，而且传热能力较差的物流的流量较大(比如原料气冷却器中的尾气)，在许可阻力降的控制下，势必会造成换热管数量增加，长度变短。这些长度变短的独立管层要和其他长度较长的管层协调在一个壳体内，保持一个芯体高度，会造成螺旋倾角增大。螺旋倾角增大，换热管趋向于直管，削弱了螺旋缠绕的传热优点。为了解决这个问题，只有两个措施：增加层数和延长该管程换热管的长度，使其接近其他管程较长的换热管。而增加层数后又加大了壳程的流通面积，降低了壳程的流速，削弱了壳程的换热能力。延长了该程的换热管长度，需要在换热管数量和长度之间寻求一个较好的匹配，从而保证该管程的阻力降控制在许可范围内。另外，因为组合的要求，人为地增加了该管程的换热面积，将会带来该管程换热能力的冗余。所以，为了实现缠绕管式换热器各管程在同一壳体内的协调性，需要对绕管特性参数不断进行优化，寻求工艺设计和结构设计的和谐统一。

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