2.1 　应用条件

　　广州石化技改项目中的润滑油511换热器,其设计条件为:壳程介质为N32汽轮机油,出入口温度分别为37℃和60℃,操作压力为1.2 MPa ,流量为0.0133 m3/ s ;管程介质为循环水,出入口温度分别为42℃和34℃,操作压力为0.4 MPa。

　　现在正在使用的两台换热器达不到使用要求,必须进行改造。由于是在原来的基础上改造,故对换热器的占地面积及安装方式有严格的要求。现场规定换热器外径不超过350 mm ,长度不超过415 m ,且原来的接管不能改动。
      2.2 　应用分析研究

　　通过计算得到,热负荷为534 kJ / s ,所需循环水量为0.016 m3/ s。如选用光管换热器,各项参数如下:计算总传热系数为445.6 W/ m2·℃,所需传热面积为143 m2 ,壳程压降为14.13 kPa (不考虑折〗流挡板)。若采用光管,取管长为6 m ,管径为<16 mm×115 mm时,传热面积为0.301 m2/根,所需管数476根,壳体外径0136 m ,但还不能满足使用要求。

　　为达到上述使用要求,采用了DT形翅片管换热器。T形翅片管换热器是华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室研制的系列翅片管换热器的一种,其产品已工业化,且设计关联式已经于长岭炼油厂等厂验证[8 ]。DT形翅片管是T形翅片管的一种改进型式,主要用于温度较低对流换热。

　　如采用DT翅片管,用已经过工业验证的关联式设计,得到换热器设计及操作参数如下:计算总传热系数735.7 W/ m2·℃,所需传热面积90 m2 ,壳程压降19.47 kPa (不考虑折流挡板) ,取管长为4m ,管径尺寸<16 mm×1.5 mm时,所需管数122根,壳体外径0.325 m ,能够满足使用要求。

　　为何DT翅片管能如此有效的强化传热呢?这是由DT形翅片管的特殊结构决定的,如图1所示, DT形翅片管的翅片设计成T形,在靠近管壁的翅片薄一些,而远离管壁的地方翅片厚一些,这些翅片构成一倒T形的腔。据实验观察及应用研究分析,这样的设计,一是T形翅片的表面积能有效增大,从而有效增大了传热面积,大概是光管的3.5倍左右;二是T形翅片及T形腔均能够增强流体湍动程度,改善流体流动状况,从而有效增加了传热系数;三是能产生内循环效应,由于DT翅片内T形通道的存在,相当大量的液体会进出通道,同时T形通道又能使进入通道的液体停留足够长的时间,从而有效地和管内液体换热,排出通道的液体又能和主流体进行换热,从而极大地强化了传热的效率[9 ]。

　　2.3 　应用结果

　　经反复核算、现场测量分析及工厂试验,所需高效冷却器若选用光管,则无法满足要求,必须采用DT翅片强化管。选用<16 mm×115 mm DT翅片管,管长4 m ,管数124根,管束外径0.3 m ,壳体外径0.325 m ,管程数4程,管内冷却水流速1.98 m/ s ,壳程油流速0.67 m/ s。

　　经工业试验,本DT形翅片管换热器完全能满足使用要求,达到了稳定生产、不改变占地面积和所接管路的目的。