管壳式换热器技术大探讨
- 2014-08-13 09:59:062143
换热器发展历程
中国换热器产业起步较晚。1963年，抚顺机械设备制造有限公司按照美国TEMA标准制造出中国台管壳式换热器，1965年，兰州石油机械研究所研制出我国台板式换热器，苏州新苏化工机械有限公司（原苏州化工机械厂）也在60年代研制成功我国台螺旋板式换热器。之后，兰州石油机械研究所引进德国斯密特（SCHMIDT）换热器技术，原四平换热器总厂引进法国维卡勃（VICARB）换热器技术，国内换热器行业在消化吸收国外技术的基础上，开始获得较快发展。
20世纪80年代后，中国出现了自主开发传热技术的新趋势，大量的强化传热元件被推向市场，国内传热技术高潮时期的代表杰作有折流杆换热器、新结构换热器、重沸器、冷凝器、双壳程换热器、板壳式换热器、表面蒸发式空冷器等一批优良的换热器。
管壳式换热器技术剖析
合肥通用机械研究所副总工程师陈永东表示，我国具规模的环氧乙烷项目——中国石化在天津和镇海乙烯项目建设中的大型EO/EG装置（天津45万吨/年、镇海65万吨/年）均采用了管壳式换热器。在镇海EO/EG装置，换热面积10000m2以上的换热器有3台，6000m2以上的有两台；在天津EO/EG装置，换热面积8000m2以上的换热器有3台。这些项目的换热器设计中，传热流动设计和强度设计的协同性有了显著的提高，在管板制造工艺上取得了一定的突破。
业内人士称，重要石化领域大型管壳式换热器的研制成功，标志着我国管壳式换热器的设计与制造水平上了一个台阶，对我国未来标准规范的制修订提供了范例，同时也推动了我国换热管行业的技术进步。大型管壳式换热器也使我国的科研人员对换热器管束流体诱导振动的发生和预防有了进一步的认识。
不过，我国换热器行业总体工艺仍依赖国外工艺商，换热器传热与流动的工艺设计与热交换设备制造脱节，制造商对新产品的开发投入不足，材料工业的配套还成问题，缺少足够的利润刺激产品生命周期的各项服务活动。
对此，南京工业大学机械与动力工程学院院长凌详指出，寻找一种在增大换热器换热效率的同时也降低壳程能耗的途径仍将是管壳式换热器今后发展的一个重要方向。基于这一发展方向，他们提出了一种复合管壳式换热器的结构，如：单弓形折流板和双弓形折流板交替排列、单弓形折流板开孔的同时增加分隔板、缩放管与螺旋折流板复合、螺旋槽纹管与折流杆复合、内翅片管与螺旋折流板复合等。
换热器急需节省能耗
目前,我国工业冷却用水量占工业用水总量的80%左右,取水量占工业取水总量的30%~40%,换热器设备是工业耗能、耗水大户。据统计，换热器设备耗能量占工业用能的13%-15%。而为提高社会效能,我国近期推行资源节约、清洁生产等政策,大幅增加工业领域对、节水、节能、环保型冷却(凝)设备的应用要求。也对换热器的技术提升提出要求。
在换热器领域,各传统使用的水冷、空冷以及蒸发冷方式依然有改进空间，复合式冷却器具有的多项优点使其前途广阔。复合冷却(凝)方式能够运用空冷式、蒸发式、水冷式等基本冷却形式进行组合传热冷却,并随环境变化而获得佳冷却(凝)效果，同时降低水、电等资源消耗。