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波纹换热管强化传热机理
来源: | 作者:cqmeitong | 发布时间: 2020-06-01 | 1872 次浏览 | 分享到:

传统管壳式换热器的换热管都是由直壁碳钢管或不锈钢管所构成.使用一段时间后.管壁就会出现结垢.使传热系数降低,影响设备的传热效率和使用寿命。20世纪90年代初波纹强化换热管问世以后.在传热技术领域中出现了波纹什式换热器。它是在继承传统管壳式换热器诸多优点的基础上.对传热元件做出改进,研制出的新型强化换热设备.这种换热器采用波纹型强化换热怜代朴许壳式换热器中的直份,由于波纹管的波峰与波谷之间有一定的高度.管内流动呈等直径流束型和弧形流束型导致流速和压力周期性的变化.冷热流体流动时产生强烈扰动.使流体的流动状态达到充分湍流。从而破坏了边界层和污垢层的实际厚度,故比直什的传热系数明显提高.成为一种新型、高效能的换热器。
    近年来波纹管型换热器以其传热效果好.同时其有原传统的固定怜板换热器结构简单、适用性强等优点在热电系统、化工、医药、食品等行业获得了广泛的应用.
波纹换热管强化传热机理
    重庆波纹管任何一种新型强化传热管的研究都离不开传热理沦的指导.对无相变传热来说.所有的研究均是以破坏边界层。使边界层减薄.降低边界层热阻,从而提高传热系数为目的。波纹换热管亦不例外·其传热机理如下.
    (1)边界层的破坏
    重庆波纹管特殊的波峰与波谷设计.使管内流动分为等直径流速型和弧形流速型,流体沿流动方向在波峰处速度降低、静压增大;波谷处速度增加、静压减小。使流速和压力总是处于规律性的扰动状态.冷热流体流动时会产生强烈扰动.流动状态达到充分湍流.使管内外流体不能形成与轴线平行的流股,管内流体的温度、密度、杂质含量沿径向均匀分布。沿流动方向呈波峰处流体速度降低、静压增大;波谷处流体速度增加.静压减小。这样流体是在反复改变
速度及压力梯度下进行的.产生的漩涡冲刷着边界层.极大地破坏了边界层的形成。这种周期性的截面变化增加了靠近管壁附近的湍流强度与湍流的给热能力.使层流和过渡流达到湍流传热。当湍流即将消失时.流体又流经下一个波纹凸起.不断产生轴向扰动.保持稳定连续地强化作用.从而提高了传热速率。其管外相应形成的波纹表而不但扩大了传热而积.也增加了扰动.使传热效果显著提高。
    (2)喷射与节流效应
    在波纹管的弧形段进口处发生喷射效应。在出口发生节流效应.两效应的结果使壁内侧产生无数小漩涡.加强了流体的湍流。弧形段内流体释放能量.而在直线段内流体积累能量.流体在管内周期性的能量积累与释放使整个换热管内表而都受到流体冲刷。
    (3)管内扰动现象
    如前所述,由于波纹管式换热管束其有呈周期性变化的流道形状。因而.当介质在其管内流动时.会发生较强烈的管内扰动现象。也正是由于这种现象的存在.使得即使当介质流量发生变化或
水质变差时.其管内垢膜及沉积物难以在管壁处生成和聚集。所以.使用波纹管式换热管束.不易形成污垢层.从而使传热系数得到提高.换热器能够实现长期而稳定的强化传热。/