專利名稱：可提高間壁式換熱器傳熱系數(shù)的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及提高間壁式換熱器傳熱系數(shù)的方法。
技術背景
換熱器是一種實現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能設備，是在石油、化工、冶金、電力、 輕工、食品等行業(yè)應用普遍。在煉油、化工裝置中換熱器占總設備數(shù)量的40%左右，占總投資的30%-45%。近年來隨著節(jié)能技術的發(fā)展，換熱器的應用領域不斷擴大，帶來了顯著的經(jīng)濟效益。目前，90%以上的換熱器是間壁式換熱器，從傳熱本質(zhì)為來說提高傳熱系數(shù)是根本，所以長期以來，人們希望間隔式換熱器能達到比較高傳熱系數(shù)，從而獲得一種理想型換熱器，為節(jié)約能源及環(huán)境保護作出貢獻。至今為止，從改變流體流動狀態(tài)方面進行研究的有很多，但大多數(shù)都是從改變換熱器的本身結構來改善換熱器內(nèi)流體的流動狀態(tài)，如管殼式換熱器研究進展中提到的刺孔膜片管、螺旋扁管、變截面管，CN101566437A將列管制成復合套管雙螺旋結構，結構比較復雜，CN1012^K)41A中加一螺旋的攪拌器，打破了層流時的溫度梯度傳播方式。還有從改變殼程的流體流動方式的C擬802425Y，或是改變殼程折流板的形式。這些都或多或少的提高了換熱器的傳熱效率(系數(shù))，但是都存在各種各樣的問題，比如對物料要求高、清洗困難、結構復雜。究其換熱機理，在不改變換熱間壁和匹配的流體壓力、流速、流量的情況下，提高傳熱系數(shù)的方法只有兩個一是提高流體的湍流，即增大流體的雷諾數(shù)，另一個是要充分減薄及破壞滯流層。目前在間壁式換熱器中，無論是管程還是殼程流體都是比較穩(wěn)定的流動，換熱器滯流層厚、垂直傳熱梯度小、速率低、需時長，就算公認最先進的擬螺旋折流板換熱器對殼程循環(huán)改善也很有限。因此現(xiàn)有間壁式換熱器傳熱系數(shù)還不高，間壁式換熱器熱功傳熱效率還不夠好。發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術中間壁式換熱器傳熱系數(shù)還不高的問題，本發(fā)明提供了一種可改變間壁式換熱器中流體流動狀態(tài)，使流體形成紊流脈動，從而增加流體的湍動及擾動，減薄流體的滯流層，提高間壁式換熱器傳熱系數(shù)的方法。
本發(fā)明所述提高間壁式換熱器傳熱系數(shù)的方法是在間壁式換熱器入口管路上或其內(nèi)部連接有脈動發(fā)生器，通過自動化控制系統(tǒng)控制進入脈動發(fā)生器氣體的通斷和進入脈動發(fā)生器氣體的頻率和壓力變化，從而改變脈動發(fā)生器的工作振幅和頻率，使流經(jīng)脈動發(fā)生器的流體產(chǎn)生局部截面積的變化，使進入間壁式換熱器的流體產(chǎn)生紊流脈動，從而增加間壁式換熱器內(nèi)流體的擾動、傳熱梯度和速率，減薄流體的滯流層，提高間壁式換熱器傳熱系數(shù)。
為使從間壁式換熱器中流出的流體不影響下道工序生產(chǎn)，在靠近間壁式換熱器的流出管路上連接有緩沖槽，通過緩沖槽使流體從紊流恢復到平流狀態(tài)，以適用下道工序要求。
本發(fā)明所述方法是在不改變間壁式換熱器本身結構基礎上，在換熱器入口管路上或其內(nèi)部連接有脈動發(fā)生器，通過脈動發(fā)生器使流體從平流變?yōu)槲闪髅}動的狀態(tài)進入間壁式換熱器內(nèi)，使換熱器整個流道內(nèi)流體不同段的壓力有較大的壓差，從而使流體形式脈動流動，增加了整個流道內(nèi)流體的湍動及擾動，減薄流體滯流層，同時由于流體各段的壓力不一樣，它們流過換熱面時，在同一個部位壓力高與壓力低的流體往復通過，使滯流層在壓力高時被壓縮，而在流體壓力低時又由于滯流層本身的高壓力而從管壁炸開，最終達到減小熱阻，提高傳熱系數(shù)。
本發(fā)明所述提高間壁式換熱器傳熱系數(shù)的方法，在不改變間壁式換熱器本身結構基礎上，通過在換熱器入口管路上或其內(nèi)部連接有脈動發(fā)生器，使流體從平流變?yōu)槲闪髅}動的狀態(tài)進入間壁式換熱器內(nèi)，使流體產(chǎn)生脈動，它不僅結構簡單，而且可增加流體的湍動及擾動，減薄流體的滯流層和熱阻，提高間壁式換熱器的傳熱系數(shù)和傳熱效率。


圖1是本發(fā)明的連接關系示意圖。
圖2至圖5是流體經(jīng)過脈動發(fā)生器進入間壁式換熱器的四種不同的流動狀態(tài)圖。
在圖中，1、流體I 2、自動控制系統(tǒng)3、流體II 4、緩沖槽I 5、壓力平衡系統(tǒng) 6、下道工序 7、間壁式換熱器8、脈動發(fā)生器9、緩沖槽II 10、氣源。
具體實施方式
圖1為應用在回收廢水中氯化銨的三效蒸發(fā)器系統(tǒng)的各部份連接關系結構圖，氯化銨原料的換熱器結構形式?jīng)]做任何改動，管程是含15%氯化銨的鹽水原液，殼程是三效蒸發(fā)器的冷凝水，在液-液換熱的情況下，進入間壁式換熱器7的流體I 1和流體II 3 (均為鹽水原液)以平流狀態(tài)分兩路分別進入脈動發(fā)生器8中，脈動發(fā)生器連接在間壁式換熱器入口管路上，脈動發(fā)生器與自動控制系統(tǒng)2相連，自動控制系統(tǒng)控制氣源10與脈動發(fā)生器的通斷，即自動控制系統(tǒng)以一定時間間隔間隔向脈動發(fā)生器內(nèi)通入空氣，其時間間隔可相同或不同，自動控制系統(tǒng)除控制氣源間隔進入脈動發(fā)生器中外，還控制進入脈動發(fā)生器的壓力，使氣源以相同壓力和相同時間間隔形式進入脈動發(fā)生器，使脈動發(fā)生器中的流體產(chǎn)生如圖1所示的紊流脈動；或以不同時間間隔和相同壓力的形式進入脈動發(fā)生器，使脈動發(fā)生器中的流體產(chǎn)生如圖2所示的紊流脈動；或控制氣源以相同時間間隔和壓力一大一小變化的交錯形式將氣源通入脈動發(fā)生器，使脈動發(fā)生器中的流體產(chǎn)生如圖4所示的紊流脈動；或以相同時間間隔和壓力大、中、小變化的交錯形式將氣源通入脈動發(fā)生器，使脈動發(fā)生器中的流體產(chǎn)生如圖5所示的紊流脈動。當然根據(jù)流體的流速、流量和流壓等具體內(nèi)容， 通過自動控制系統(tǒng)的設定，可使氣源以其它間隔時間和壓力變化的形式進入脈動發(fā)生器。 不管哪種形式，最終都能使脈動發(fā)生器內(nèi)流體產(chǎn)生紊流脈動，只不過是脈種方式有不同。脈動發(fā)生器中的膜片在壓力和頻率發(fā)生變化的氣源作用下產(chǎn)生振動，使與膜片相連的傳動桿往復運動，傳動桿帶動活塞在流體橫截面上作往復運動，從而可使流體流動橫斷面積產(chǎn)生變化，使從脈動發(fā)生器一端流體入口進入的平流流體變成紊流從脈動發(fā)生器另一端流體出口流出，其中一管路中的流體I 1通過脈動發(fā)生器后進入間壁式換熱器，再從間壁式換熱器中流入到緩沖槽II 9中，另一管路中流體II 3通過脈動發(fā)生器后進入間壁式換熱器，再從間壁式換熱器中流入到緩沖槽I 4中，緩沖槽II和緩沖槽I均與壓力平衡系統(tǒng)5相連，從緩沖槽I 4和緩沖槽II 9流出的流體以平流狀況進入下道工序6中。
權利要求
1.可提高間壁式換熱器傳熱系數(shù)的方法，其特征在于在間壁式換熱器(7)入口管路上或其內(nèi)部連接有脈動發(fā)生器(8)，通過自動化控制系統(tǒng)(2)控制進入脈動發(fā)生器氣體的通斷和進入脈動發(fā)生器氣體的頻率和壓力變化，從而改變脈動發(fā)生器的工作振幅和頻率， 使流經(jīng)脈動發(fā)生器的流體產(chǎn)生局部截面積的變化，使進入間壁式換熱器的流體產(chǎn)生紊流脈動，從而增加間壁式換熱器內(nèi)流體的擾動、傳熱梯度和速率，減薄流體的滯流層，提高間壁式換熱器傳熱系數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的可提高間壁式換熱器傳熱系數(shù)的方法，其特征在于在靠近間壁式換熱器的流出管路上連接有緩沖槽。
全文摘要
本發(fā)明公開了可提高間壁式換熱器傳熱系數(shù)的方法，在間壁式換熱器入口管路上或其內(nèi)部連接有脈動發(fā)生器，通過自動化控制系統(tǒng)控制進入脈動發(fā)生器氣體的通斷和進入脈動發(fā)生器氣體的頻率和壓力變化，改變脈動發(fā)生器的工作振幅和頻率，使流經(jīng)脈動發(fā)生器的流體產(chǎn)生局部截面積的變化，使進入換熱器的流體產(chǎn)生紊流脈動，從而增加換熱器內(nèi)流體的擾動、傳熱梯度和速率，減薄換熱器內(nèi)流體的滯流層，提高間壁式換熱器的傳熱系數(shù)。本發(fā)明在不改變間壁式換熱器本身的結構基礎上，通過在換熱器入口管路上或其內(nèi)部連接脈動發(fā)生器，使流體從平流變?yōu)槲闪鬟M入間壁式換熱器內(nèi)，它不僅結構簡單，且可增加流體的湍動及擾動，減薄流體的滯流層和熱阻，提高間壁式換熱器的傳熱系數(shù)。
文檔編號F28F13/10GK102506604SQ201110348998
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月8日 優(yōu)先權日2011年11月8日
發(fā)明者姚光純, 徐德懿 申請人:姚光純