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当代化工研券
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行业动态
2017-04
管内螺旋弹簧式插入物强化传热研究进展
*刘文勤杨国蓉郭丽”
（银川能源学院石油化工系宁夏750105）
摘要：利用管内循入物强化传热是其前最为常见的强化传热方式之一，管内循入物客易加工，装方便，可以显著提高已有换热器的换热性能，大大减少设备投资，节约资源，降低能耗。由于循入物形状的差异，不同循入物强化传热的效果电大不相同，因此，选择性能化良的管内活入物对于强化传然至关重要。本文主要介落管内新型媒旋弹黄式循入物的结构，强化传然的原理以及强化传热在工业应用中的前景，关键词：传热元件；螺裁弹黄；强化传热
中图分美号：T
文献标识码：A
ResearchProgressonHeatTransferEnhancementofHelicalSpringInsertsinTubes
Liu Wenqin, Yang Guorong, Guo Li
(School of Petroleum and Chemistry, Yinchuan Energy Institute, Ningxia, 750105)
Abstracf: The tuse of hear Zransfer enhancement rarbe inserts is currenrly one of rhe mos commont way of strengthening heat transfer, pipe inserr easy processing, fear open ourfiz is convenient, can signjficanzly improve the heat fransfer performance of existing heat exchanger; greazly reduce equipment investmenf, save resourrces, reduce energy consumption. Due fo diferences in inserr shape, the effecr of differenr heat fransfer enhancemem inserr is very dijferent, therefore, choose zhe excellenf performance of twbe intserrs is very imporfant to strengthen heat transfer: This paper mainly introduces zhe strictere of new (ype spinol spring inserr inside, strengthening hear fnansfer principle and strengrhening heat Transfer in incastrial application prospeca
Key words: Aear ransfer element; Ahelical spring; strengzhening hear transfer
1.引言
在化工、石油、制药、轻工、食品及能源等领域中传热操作随处可见，因此换热器的应用相当广泛，其用量占全部工业换热器的70%。为了节能降耗、绿色环保、提高工业生产经济效益，在换热过程中强化传热具有良好的发展前景。强化传热的途径有三种，分别是提高换热器的传热系数、增大换热器的换热面积、增大平均温度差，
目
前最有潜力的强化传热方法是通过提高传热系数来增大换热速率。大量的研究工作表明在换热器管内插入内插件可有效提高换热器的传热系数，管内插入物能有效增强流程度，使层流内层变薄，改善换热器的传热性能。管内端旋线圈插入物对提高管内的传热系数是一种行之有效的手段，它不影响换热部件的结构强度，便于拆装、检修和更换，它具有较好的抗结垢性能，使得它在使用现场用采强化管内烟气侧的换热、降低排烟温度、解决积灰堵灰问题具有很强的生命力。
2.常见强化传热元件及性能比较
良好的传热效率对于现代工业生产采说是至关重要
的，良好的传热效率一方面可以降低能耗，另一方面也能极大的减少成本，增加经济效益，但在实际生产中往往会事与愿违，在原料、环境、操作以及设备本身问题影响下，实际生产中的传热效率并不是很高，因此如何提高传热效率是现代工业急需解决的间题。通过长时间的研究，人们发现在管道内设置一个插入物通过形成旋转流从而破坏边界层，中心流体与管壁流体产生置换作用产生二次
流，改变流体的瑞动程度，破坏层流内层，
会显著提高传
热效率。由于管内插入物的材质和形状的不同其传热机理也各不相同，根据国内外研究情况，当下较为常见的管内
万方数据
插入物种类有：环式、拉希格图、盘式、螺旋线、螺旋片、纽带、错开纽带、静态混合器、交叉锯齿带、球体内插件和丝网内插件等。
纽带是由金属薄片螺旋加工而成，流体在纽带作用下既有旋转运动，又有轴向运动，两种运动叠加后形成了螺旋流动，在流量不变的情况下，轴向速度不变，但由于旋转运动的存在，使得两运动叠加后的速度相较于单一的轴向运动速度有了极大的提升，流速的增大使得剪应力随之增大，破坏了层流内层，增强了传热效果。另外，流体螺旋运动时在离心力的作用下形成了二次流，大量流体冲剧管壁使层流内层的厚度变薄，增强了传热效果。静态混合器通过改变流体的运动状态和方向，使得流体充分混合，流动速度更加均匀平稳，并且增加了流体对管壁的冲剧力度，降低层流内层的同时还可以避免管道结垢。
螺旋线圈是由金属丝绕制而成类似于弹簧的形状，弹簧线圈可以增加流体的满动程度，使层流内层的厚度减小，起到强化传热的效果，另外弹黄线圈结构简单，制作方便，只对管壁附近的流体产生扰动而不影响管道中心次体的流动状况，在压降不是太高的情况下，强化传热的效果优于纽带，可以作为管内强化传热的插入物。就目前的研究结果来看螺旋线圈对流速较低的油、水等介质有明显的强化传热作用，对流速较低的气体介质也有较好的强化传热效果，研究表明，端旋线圈强化传热是扰动与管壁接触的层流内层来实现的，因此合理的选用端旋线圈的材料、直径既能破坏层流内层增加流体的扰动，又不至于使管内阻力过大，在这样的情况下旋线图会起到明显的强化传热效果。
3.带支点的螺旋弹簧式插入物结构及原理