1、浅谈换热管结构与能效 摘 要：随着能源的日趋紧张，如何提高能源利用率变的越来越重要，本文将从节能减排的角度，简要论述换热管结构与能效以及各种结构的优缺点和适用场合。 关键词：换热管 节能降耗 换热效率 器由于具有结构简单、造价低廉、清洗方便等优点而在暖通、石油、化工、炼油、食品、核能利用等领域占据着重要地位，其性能对产品的质量、能量利用、系统运行的经济性和可靠性等方面起着重要的作用。当今社会能源日趋紧张，提高换热器性能，打造低碳换热器就显得尤为重要。下面将根据本人个人的实践经验，谈一下换热器中最主要的换热元件 换热管的结构与能效的关系。 提高换热管换热效率主要是依靠增加换热管单位体积内的传热面
2、积或者提高传热系数，通常是通过改变换热管的表面形状特性及换热管内增加填充物来实现。 一 、换热管表面形状特性 改变换热管表面形状特性是指采用非光管的外表面形态，利用粗糙传热表面增大传热面积、强化边界层湍流度，提高传热系数。以下将分别对低肋管、螺纹管、波纹管、翅片管做简单介绍。 （一）低肋管 低肋管是开发较早的换热管之一，主要用在强化沸腾传热领域，它的换热系数不仅较高，而且能有效的扩大传热面积，光管的传热面积只是低肋管的 38%。但是低肋管也有其自身的弱点：在低热流率下，管子的传热性能在上下两部分相差比较大，上部优于下部，不过随着热流率增加差距会逐渐减少，此外这种管型 带来的流动阻力会比较大。
3、（二）螺纹管 螺纹管可以广泛应用于化工、热电领域，如凝汽器、加热器、冷油器、空冷器、汽封加热器等，强化换热效果好，耐冲蚀、抗腐蚀，换热效率高，胀接性能好，运行维护方便，使用寿命长，用螺纹管替代光管，总体传热系数可提高 20-50%，管内换热系数可提高一倍以上。 螺纹管分为螺旋槽纹管和横槽纹管两种。 螺旋槽纹管管壁是由光管挤压而成的，具有内外双面强化传热的作用，适用于对流、沸腾和冷凝等工况。横槽纹管为管壁被挤压成与管子轴线成90 的横纹，在管壁内 形成一圈一圈突出的圆环。横槽纹管与螺旋槽纹管相比较，在相同流速下阻力要大一些，传热性能要好一些。 （三）波纹管 波纹管内外均成波纹状，是将光管加工成波
4、纹形状，当流体流经波峰时，流速减低，静压增加，而当流体流经波谷时，流速增加，静压降低，周期性的变化增加了流体的扰动，提高了管内外传热系数。 与光管相比，波纹管具有以下特点： 1.传热系数高，特别是采用不锈钢波纹换热管作为换热元件时，换热器总传热系数是列管式换热器的 2倍以上；2.管壁热阻小； 3.污垢热阻小； 4.耐温差及耐压差性能好； 5.自补偿性能好； 6.耐腐蚀。波纹管虽具有较好的传热效果，但流动特性不如光管的好。 （四）翅片管 翅片管是一种外壁带肋的管子，肋的截面形状有矩形、锯齿形、三角形、型、型、花瓣型等等，和光管相比，有较大的外表面积和较高的传热性能，因翅片和管子完全是一整体，所以
5、传热性、耐久性和抗颤动性能更加优越。 翅片管主要用于以壳程热阻为主的情况，当壳程热阻为管程倍以上时，使用翅片管是合适的，但不能用来处理容易结焦的介质。其中低螺纹翅片管和变形翅片管的翅化率一般小于，用于管内介质给热系数比 管外介质给热系数大于倍以上的情况时可以提高传热系数左右。 （五）螺旋扁管 螺旋扁管的独特结构使流体在管内处于螺旋流动，促进湍流程度。实验研究表明：螺旋扁管管内膜传热系数通常比普通圆管大幅度提高，在低雷诺数时最为明显，达 -倍；随着雷诺数的增大，通常也可提高传热系数以上。 二、换热管内填充结构 管内插入物是被动强化传热形式的一种。在低雷诺数或高粘度流体传热工况下，管内插件对强化气
6、体、低雷诺数流体或高粘度流体的传热会起到较好的效果。管内插件的形式可大致分为 三类：强化旋流，如纽带或半纽带式；促进旋流，如螺旋线、片条、斜环片等形式；置换型强化器，包括静态混合器、交叉锯齿带、球形体等形式。其传热机理为：（一）形成旋转流；（二）破坏边界层；（三）中心流体与管壁流体产生置换作用；（四）产生二次流。 总之，换热器在我国应用范围极广，能耗较高，换热器设计制造过程中应在综合考虑使用工况、介质特性的前提下，结合换热管各种结构特点，选择设计高效率低能耗的结构形式，从而响应国家节能减排的号召。 参考文献： 钱颂文 ,朱冬生 ,李庆领等 .管式换热器强化传热 技术 M.北京 :化学工业出 版社 .2003:23-30. 刘乾 ,刘阳子 .管壳式换热器节能技术综述 J.化工设备与管道，2008,45 (5):16-20. 王丰华 .管壳式换热器强化传热技术进展 J.硫酸工业 ,2009,2:13-17.
