螺旋管换热器的过冷凝结方法研究

　　基羞265期节能螺旋管换热器的过冷凝结方法研究韩志航，孙奉仲，韩吉田，史岳涛山东大学能源与动力工程学院山东济南250061换热器的基本工作原理和应用，并提出了几种实现凝结水过冷的技术方案。

　　1概述1.1螺旋管换热器的基本工作原理螺旋管换热器由于具有换热效率高结构紧凑和加工制作方便等优点而得到了非常广泛的应用。

　　它是将许多换热管卷成同心螺旋状，固定在盖板和冗体底板之间构成的。各传热管的两端分别与根入口总管和根出口总管相连接。换热管无间隙地重叠在起，其上下端分别与盖板和壳体底板紧紧固定。这样，在各不同半径的螺旋管之间形成了螺旋形的壳侧流道，管侧流体和壳侧流体可以形成完全逆流。为了使壳侧流道保持定，也可以在螺旋管之间加隔板螺旋管束的结构1.

　　4壳侧流道5隔板1螺旋管束的结构1.2螺旋管换热器的应用分析蛇形盘管状，具有定的弹性，从而避免了热应力对换热器的破坏，而且换热器的结构紧凑，安装容易。

　　但是，当传热管与入口管和出口管连接处产生泄漏时，修理及用机械方法清洗管内侧均很困难。

　　已有的螺旋管蒸汽水换热器通常是将蒸汽冷却成饱和水后，经疏水器后排出换热器。在正常工作条件下，可以完全排出冷凝水，没有蒸汽排出。但是，在负荷变化的情况下，由于蒸汽和水流量的变化，在排出冷凝水的同时，常常会伴有蒸汽排出。特别是由于疏水器产品的质量问，疏水器的故障会导致换热器工作时有大量的蒸汽排出，造成了大量品质量的同时，也迫切需要发展能够替代疏水器的其它技术方案，以达到将冷凝水过冷到合理的程度。

　　2实现螺旋管换热器中凝结水过冷方案的探讨为了实现蒸汽水螺旋管换热器中冷凝水的有效过冷，本文根据热力方法和机械方法，提出了种技术方案。由于可以实现冷凝水的过冷，消除了次蒸发的热损失，又不需再装设疏水器，延长了凝结水泵的使用寿命，而且也避免了由于疏水器故障等带来的麻烦。

　　2.1利用蒸汽和水的密度差来设计结构孔，里面是内筒，与外筒相配合。凝结水在壳侧集聚，水位不断上升。当内筒受到的凝结水浮力大于它的重力的时候，内筒浮起，凝结水通过外筒上漏出降，内筒也随之下降，将外筒的通孔堵住，从而保证因为螺旋管中的层流传热系数大于直管的，所以谬赫潘1敦1酸晃，妻，盘毡P节密度，并且内筒与外筒的配合应具有定的灵敏性，既不能轻易浮起又不能等水位很高时才浮起。

　　内筒连接。水封管冉通过法兰疏水管道连接。在换热器运，之前。应先将水封竹中注满水。换热器工作后，由于蒸汽的密度小于冷凝水的密度，冷凝水总是先于蒸汽进入水封管。水封竹中总保持有定的水位。即使，蒸汽进入水封管道，在爪力不太大。偏离正常工作条件时间不长的情况下，也不会将水封中显然水封的度会直接影响水封的效果。为了提高水封的性能。就要增加水封的高度，这就大大增加整套系统的体积。使螓旋管换热器结构紧凑和体积小的特点打了折扣。因此。此种方法不适于单独使。应其他方法相结合。寸可能，得比较好的效果。

　　2.3加装节流反板。由千孔板的面积比管迫截面积货小，致使流休流点向通流孔口加速，流体流速增加，静压力下降。对于特定的节流阻力件，在其上下游两侧定的位置上的压差孕显然与流体的流量存在着种确定的关系，即中=尸孕。其确定关系可以通过伯努利方程与流动连续方程推导如下设管道截面为截面1.

　　节流孔小处截面为截面2，假定流体不可压缩，有2对应于截面1与2的流体平均流速；2管道中心对应十截面12的位置节流孔板山连续性方程经123式整理得，流量由4式分析节流孔板前的压力可以看作常量，在两截面直径确定的情况下流量仅与孔板小截面处的压力有关，即仅与孕有关。因此，通过控制压降来控制流量，理想情况下可以使孔板前始终保持有凝结水，从而防止未凝结蒸汽排出。同时，要选择介适的孔板。使冷凝水流量在定范围内变化时，可以达到与之相适应的压降。在具体计算孔板小直径时，流量可以取某流量范围内的大流量和，小流氘压降可以取经验数讥。十算出与之讨应的直径，可以取其平均值为孔板的小直径，后山实验数据来校正。

　　总第265 02，0.4肘，3，可以考虑用节流孔板进行疏水。

　　般情况下孔板安装在两水平管道的中间，由法兰连接。孔板由2，4，的铜板制成防止腐蚀，孔板粗滤网。这种方法结构简单，且容易更换，和凝结水块流过孔板的蒸汽损失小于2.5.

　　24加装凝结水挡板挡板，在挡板上开孔由引出管束引出凝结水。这样，原来在壳侧流道中的凝结水以及部分还未冷却的蒸汽就由壳侧进入了管侧。通过引出管进入凝结水出口；原来在管侧的流体通过挡板与壳侧连通，水由进水口原来的蒸汽进口进入，通过挡板上的管孔进入管侧。

　　1出水总管2挡板3螺旋换热管4进水口5凝水出口6引出管这种结构的优点是少量的蒸汽被管道集中起来，提高了蒸汽流速，螺旋中心部分有大量的冷水，蒸汽所在的那小部分管束完全浸没在这部分冷水中，这样就增加了蒸汽与冷水的换热面积，增强了换热效果。同时，因为引出管不是紧密地压在起，这部分管束可以，用特殊的管子制造，比如翅片管螺纹管等。另外，这种结构并没有影响蒸汽走壳侧冷水走管侧的换热器的快速反应特点。

　　25增加换热管的长度进行设计时，就将换热器设计成过冷换热器。

　　在原有冷凝换热器的基础上，可以按照定的过冷温度设计例如，过冷10，将螺旋管束延长段。

　　正常工作时壳侧得到的是过冷水，非正常工作时可以大限度地将未冷却蒸汽冷凝。

　　相对于冷凝换热器，此种情况增加了冷凝水的过冷段。因此，在计算时要特别注意平均温差的计算。平均温差应由下式计算为总的换热量；以，1心，2分别为冷凝段和过冷段以设计蒸汽压力，3，换热量90，被加热水进出口温度15600的换热器为例经过计算，在换热管数量不变的情况下，将饱和水过冷10，惫艹ひ，黾颖5左右。

　　上面提出的几种解决方法，各有其特点和适用范围。在实际应用中，可以根据实际情况选定，必要时可以两种甚至几种方法联合应用，以期取得较理想的效果。

　　3结论冷的技术方案，可以替代传统的在换热器后加装疏水器的方法，使漏汽率大大降低。由于可以实现冷凝水的过冷，消除了次蒸发的热损失，又不需再装设疏水器，可以延长凝结水泵的使用寿命，节约能源和水，也避免了由于疏水器故障带来的麻烦。

　　日尾花英郎。热交换器设计手册1.北京烃加工出朱聘冠。换热器原理及计算厘。北京清华大学出版社，1987.

　　吴慧英，等。螺旋槽管凝结换热器的研究与应用。热能郭丽华，等。内导流筒折流杆浮头式换热器冷凝效果研究生。