一、管程节能技术
对于管壳式的换热器中的管程的强化传热技术来说，其传热技术的原理就是在对传热面的形状或者是管内的插入物进行改变来增加流体的湍流度以及对传热面的面积进行扩展，这样就会强化传热，并且也十分的节能。在管程的强化节能技术中会用到的元件发挥着重要的作用。带内凸肋的结构管，这种结构管在管壁上有着内凸肋的结构，现在对于螺旋的槽管和横纹管的使用比较广泛。
其中，螺旋槽管的管壁通过光管的挤压而形成的，同时处于管壁上的曹纹可以在有相变及无相变的状况下提高了管内及管外的传热系数。螺旋草在一定程度上促进冷凝膜产生了表面的张力场，这样减薄了平均的冷凝液膜并且减少了冷凝的传热的热阻。横纹管的毛坯是有普通的圆管做成的，并在管的外壁滚轧了垂直于轴线的凹槽，这时管内会有环肋形成。在管内的流体经过环肋的时候，在管壁周围会有轴向的漩涡形成，这样就使边界层的扰动增大，并且也有利于边界层的分离，同时增加了热量的传递。等到漩涡即将消失的时候会经过别的横向的环肋，这就产生了连续的涡流使得强化作用一直保持着稳定。这些就是带内凸肋的结构管的换热器的工作原理及传热的原理。这种结构管有着对双面进行强化传热的特点。在研究中发现，在一样的流速之下，横纹管比单头螺旋的纹管的流体阻力比较大，但传热的性能较强。内翅片管使在经过比较特别的焊接工艺及设备的加工而形成的，流体在它的管内部的换热的过程就是单项的强制对流的方式换热。它主要的特定就是能够在传热管的内部将面积扩大，并对管内的传热镜子那个强化，这样就提高了换热器的传热的性能。相比较光管来说，它在一定程度上将馆内的流场及温度场的分布改变了，这样就产生了能够强化换热的漩涡并使得流场的湍动能增大，将换壁面周围的温度也大大的提高，使得进一步的强热传热。在各种工况之下都会存在最佳流路管径比，计算得出最佳的管径比在0.8左右，这种管径比使得换热器的换热性能比相同管径下提高6%～11%，并且空气侧的阻力减小2%。管内的插入物是以中被动的强化传热的形式。在低雷诺数或者是高粘度的流体进行传热的状况之下，管内的插入物就会对气体进行强化，这时低雷诺数或者高粘度的流体的传热效果变得更好。管内的插入物大体上包括以纽带式或半纽带形式，强化旋流；以螺旋线及斜环片等形式，促进湍流；球形体或者静态混合器等形式的置换型的强化器。管内的插入物的传热的原理就是，形成了旋转流对边界层进行破坏，在中心的流体和管壁的流体之间产生了置换的作用，同时生成了二次流。缩放管的结构中包括多节渐缩段与渐扩段。它的传热激励即使缩放管的管壁的缩放，使得流体的压力有了周期性的变化并且缠身漩涡对边界层进行冲刷，使边界层减薄。在同等流的阻损失的情况下，并在Re=1×104～1×105的范围之内，它比光管增加了70%。
二、换热器的管程节能技术应用
在管壳式换热器中，强化传热，指的是通过对光管进行加工，将其加工成为各种形状的异形管，或者在管内插入其他物体来进行传热强化，这样可以对传热面积进行扩展，使流体的湍流速度增加[1]。
1、管内插入件
为了对管内的单向流体传热进行强化，可以使用管内插入件的方法。常用的管内插入件主要有静态混合器、螺旋片、螺旋线圈、纽带等。与光管相比，将麻花片纽带加入到管内，能够增加55%-95%的管的换热系数，70%-400%的摩擦系数。这是由于管内液体从层流到湍流时的临界雷诺数会因为管内的插入物而降低，使其具有更好的强化传热效果。
2、针翅管
针翅管不仅能够节省支撑板材料，而且能够使传热面得到有效的扩大，并使流体产生强烈的扰动，有着良好的强化传热效果。针翅管可以作为油品换热器中的换热管，以代替传统的螺纹管和钢管，其具有含尘高温烟气、高粘度介质、低传热膜系数，在余热回收以及纵向流管束换热中都可以得到有效的应用[2]。
3、带内凸肋结构管
带内凸肋结构管的显著特征就是管壁上存在有内凸肋结构，应用比较广泛的带内凸肋结构管是横纹管和螺旋槽管。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过对光管进行挤压可以制成螺旋槽管，通过无相变或有相变的传热，螺旋槽管的管壁条纹能够使管内外的传热系数得到明显的提高。与此同时冷凝液膜也会产生附加的表面张力，从而使冷凝传热热阻减少，横纹管的制作比较简单，选择普通圆管，通过滚轧的方式在管外壁制作出一些凹槽，并在管内制作出凸起的环肋，凹槽的方向垂直于轴线。当横向环肋中有液体流过时，就会形成轴向旋涡，使边界层的扰动不断增加，促使边界层的分离，热量传递比较有利。而且一个漩涡消失又会产生另一个涡流，从而对其强化传热作用进行稳定。
在冷凝、沸腾、对流的工况中都比较适用带内凸肋结构管，这是由于其具有并强化传热的功能。单头螺旋纹管的流体阻力略大于横纹管，但其具有更好的传热性能。
4、缩放管
使用一次交替的多节渐扩段和渐缩段能够构成缩放管。在管壁面收缩的作用下，流经缩放管的液体压力会出现周期性变化，从而产生涡流，涡流会对流体的边界层进行冲刷，减薄边界层，从而达到增加传热系数的目的。而且管内外单向流体的传热都可以得到有效的强化，在流阻损失不变的前提下，与光管相比，使用缩放管能够增加70%左右的传热量。根据相关研究，缩放管扩张段的局部换热系数逐渐下降，其收缩段具有较强的凭据换热能力。这是由于收缩段的流体加速，能够强化传热，而扩张段流体减速，会弱化传热。当前的缩放管结构中，收缩压和扩张段的长度各占一半，由于扩张段的比例较大，一定程度上影响了缩放管的总体传热效率。因此可以适当的减少扩张段的长度，增加收缩段的长度，并运用平直链面连接方式作为缩放连接处，对流体阻力进行进一步的减小[3]。
5 管壳式换热器的壳程节能技术应用
支撑管束是管壳式换热器中管束支撑结构的主要作用，通过支撑管束能够使有效地控制流体的流速和流行，避免流体诱导振动而造成的管子失效。在管壳式换热器中，壳程的关键部件就是管束支撑结构。有两种方式可以对换热器的壳程传热进行强化，分别为对传热管的管间支撑结构进行改变和对传热管的外表面结构进行改变。
三、壳程节能技术
对于管壳式的换热器中的壳程的强化传热技术来说包括对管外的强化传热或对管内的支撑结构进行改变。对于改变传热管的外表面主要针对外表面加工出沟槽及多孔的表面。在外表面上带有沟槽的传热管，主要的有螺旋的槽管和横纹管，这两种管在上文中提及到，都对强化管的外蒸汽的冷凝作用有着明显的效果。对于带有多孔的表面管，由于表面比较粗糙，这样就增加了汽化的核心，使得泡核更容易沸腾，沸腾时就会有强烈的对流给热。对于管内的支撑结构来说，异形的折流板在结构形式和布置的方式上都可以对流体的速度和方式进行改变这样就减少了容易生成污垢的死角，从而大大的提高了传热的效率。其中双弓形的折流板与具有一样间距或是缺口的单弓折流板相比，压降下降了50%～70%，对于传热的系数仅仅降低了20%～40%。空心环的支撑结构，这种管壳式的换热器就是将直径比较小的金属管有一定的间隔进行布置在换热管的截面内，使得对管束进行支撑并且大大的对流体的扰动提到促进作用。自支撑管，这种结构在一定程度上简化了管束的支撑结构，也在一定程度上对换热器的进错度有了很大的提高，这种类型的管由于自身的刺孔膜片或螺旋线等的点接触能够支撑管子，有组成了壳程的扰流元件，这样就增大了湍流的速度，一定程度上破坏了管壁上的流体边界层，增大了传热的效率。
结语
当今，换热器的优化节能技术主要采用强化传热的原件或者改进换热器的结构的方式。对于花热气优化节能技术来说，要利用实验研究对其进行研究。在传热得到强化的同时，有时流动的阻力也会增加，流动的阻力会比换热的增加量大，所以要注意对流体的阻力增加量进行控制。
参考文献
[1]李军.多种强化传热管的强化传热性能与流阻性能研究[D].广州：广州华南理工大学，2000.
[2]吴慧英，帅志明，周强泰.凝结换热器采用螺旋槽管的强化传热研究[J].化工学报，1997（06）：626-629.
[3]陈颖，邓先和，等.强化缩放管内湍流对流换热[J].化工学报，2004，55（09）：1528-1531.
论文作者:郭瑞
论文发表刊物:《基层建设》2018年第31期
论文发表时间:2018/12/17
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