缠绕管式换热器

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2016/1/5 Tuesday,#,绕 管 式 换 热 器,姓名：石 倩,目录,3,、,大型,LNG,绕管式换热器,1,、换热器传热方式,2,、,绕管式换热器,1,换热器传热方式,按照传热方式分类,1,）直接接触式,热流体,冷流体,冷热流体直接相容,传热效率高,2,）间壁式,管壁,冷热流体通过管壁传热,冷热流体不接触,3,）蓄热式,蓄热室,冷热流体间接传热,传热不同时,2,绕管式换热器,绕管式换热器,：,在,芯筒,与外筒之间的空间内将传热管按螺旋线形状交替缠绕而成，相邻两层螺旋状传热管的螺旋方向相反，并采用一定形状的定距件使之保持一定的,间距。,2,绕管式换热器,绕管式换热器,优点,缺点,结构紧凑，单位体积换热面积大。,100-170,m2/m3,同时处理,多股,流体换热,冷热端,温差小,，传热,效率高,自行补偿,热膨胀,效应,传热计算复杂,流动阻力大,壳程流体分布均匀性差,对介质清洁度高,制造成本高，难度大,2,绕管式换热器,管内传热与流动研究,特点：弯曲换热管的曲率使得管内流体,惯性力,和,离心力,不平衡,，,在横截面发生,二次流,，从而传热效果会得到强化，其性能将远远优于直管式换热,管。,管内流动几何模型,在传热模型建立上，考虑弯曲率,和,扭转率,对管内流动的影响。,结果表明，与弯曲率相比，扭转率对管内的流动影响极小。弯曲率使流动截面出现,两个,旋转方向不同的,漩涡,，而扭转率只是使一个漩涡的中心角度发生扭转，失去对称性。,2,绕管式换热器,壳侧传热与流动研究,完整,液膜流,柱状,液膜流,滴状,液膜流,传热效率降低,特点：,两相,制冷剂在壳侧的流动属于降膜流动，即在换热管表面和换热管中间形成,液膜,。由于制冷剂的,干度逐渐增加,，液膜越来越不完整，形态发生变化，如右图所示。,2015,年，上海,交通大学建立,了绕管式换热器壳侧降膜,蒸发,过程中流动,与传热的数值,模型,特定流型下的传热和压降关联式,。,完善单相和多相传热模型，提高传热系数的计算精度,3,大型,LNG,绕管式换热器,大型,LNG,绕管式换热器：,常温,的天然气从换热器的底部,进入,管程,，从,过冷,的,LNG,从,顶部流出，壳侧内的,流体为制冷剂，且从顶部进入。,单线产能在,300,万吨,/,年以上时,温度应力,流体均布,传热,效率,管路复杂度,绕管式,优于,板翅式,4,大型,LNG,绕管式换热器,应用,场合,：,大型陆上,天然气液化厂和大型,LNG-FPSO(,浮式,生产储存卸货装置,),中的主低温换热器。,液化能力：,液化能力已经由最初的,100,万吨,LNG/,年,增到,780,万,吨,LNG/,年。,国外研究现状：,年产,大于,780,万吨,的单体绕管式换热器和对,FPSO,进行结构改进，以适应海上情况,国内研究现状：开封空分正在研发,200-300,万吨,/,年,LNG,的,大,型,绕管,式,4,大型,LNG,绕管式换热器,绕管式换热器的关键技术,材料,结构,传热计算,换热管,(,高负荷,),(,耐低温,),铜或奥氏体不锈钢,镁铝合金,重量,制造,奥氏体不锈钢：,18%,的铬，,8%,的镍，密度在,7.6-8,吨,/,m3,镁 铝 合 金：铝为基体，密度在,2.7,吨,/m3,，参有部分镁，,密度约,1.7,吨,/,m3,，整体密度约为,2.15,吨,/,m3,；,强度高、塑性好和便于加工等优点。,国内,空白,管板,(,适应性,),碳钢或奥氏体不锈钢,镁铝合金,不锈钢复合镁铝合金,4,大型,LNG,绕管式换热器,绕管式换热器的关键技术,结构,连接技术,应力载荷均匀,热负荷均匀,换热管和管板连接,：,中心筒缠绕,技术：芯体总层数是,49,层，为了解决芯体,受力不均匀,问题，在缠绕到第,35,层时增加,第二个中心筒,。通过翼板把两个中心与壳体连接在一起,预冷段、液化段和过冷段热负荷合理分配，互相协调,强度胀接,+,密封,或,焊贴,胀,+,强度焊,;,连接性能检验,：,拉脱,、,连接,和,低温,换热管与中心筒的,连接,：,铝垫条无法直接固定在中心筒上，,第一层管仅作为垫条,固定使用,4,大型,LNG,绕管式换热器,绕管式换热器的关键技术,传热计算,基础,物性研究,：,1,低温高压以及超临界条件下各组分的热物性研究；,2,筛选烃类分析软件并进行二次开发，为模拟和优化流程做基础；,流动传热模型研究,（考虑复杂相变）,1,传热因子和阻力因子的计算；,2,热负荷和温差动力之间的关系难以准确模拟，需进一步研究。,谢谢！,