俄羅斯提出了一種先進(jìn)方法,即氣動噴涂法,來提高翅片化表面的性能。其實(shí)質(zhì)是采用高速的冷的或稍微加溫的含微粒的流體給翅片表面噴鍍粉末粒子。用該方法不僅可噴涂金屬還能金屬陶瓷混合物,從而得到各種不同性能的表面。通常在實(shí)踐中翅片底面的接觸阻力是限制管子加裝翅片的因素之一。為了評估翅片管換熱器元件進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)是采用在翅片表面噴涂 AC-鋁,并添加了 24A白色電爐氧化鋁。將試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)加以整理,便可評估翅片底面的接觸阻力。

       將研究的翅片的效率與計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,得出的結(jié)論是:氣動噴涂翅片的底面的接觸阻力對效率無實(shí)質(zhì)性影響。為了證實(shí)這一點(diǎn),又對管子與翅片的過渡區(qū)進(jìn)行了金相結(jié)構(gòu)分析。對過渡區(qū)試片的分析表明,連接邊界的整個(gè)長度上無不嚴(yán)密性的微裂紋。所以,氣動噴涂法促進(jìn)表面與基本相互作用的分支邊界的形成,能促進(jìn)粉末粒子向基體的滲透,這就說明了附著強(qiáng)度高,有物理接觸和金屬鏈形成。

        因而,氣動噴涂法不但可用于成型,還可用來將按普通方法制造的翅片固定在熱換器管子的表面上,也可用來對普通翅片的底面進(jìn)行補(bǔ)充加固。可以預(yù)計(jì),氣動噴涂法在緊湊高效的換熱器生產(chǎn)中將會得到廣泛應(yīng)用。

焊接式板式換熱器
 

用焊接結(jié)構(gòu)替代橡膠墊密封， 全焊式和半焊式板式換熱器的出現(xiàn)，消除了由于墊片材料耐溫、耐腐蝕、耐壓方面的限制。

對于腐蝕介質(zhì)使用板式換熱器， 近年來得到很大發(fā)展。德國與日本合作的千代田BAVARIA 混合焊接板式換熱器，操作壓力可從真空到6 MPa ， 操作溫度200~ 900℃ ，單臺換熱面積F 為3~2000m2?？捎糜跉?氣、氣-液、液-液的換熱和蒸氣的冷凝。

美國VICARB公司在1989年開發(fā)COMPBLOC焊接式板式換熱器,是一種緊湊、高效、具有專利技術(shù)的換熱器。如圖 1所示,這種換熱器由焊接板束、鋼框和面板等組裝而成,是一種四面體結(jié)構(gòu)。

板束采用精密壓制、自動焊接制造,立柱襯里采用電阻焊接,換熱器的“核心”由焊接波紋板板束、立柱襯里和頂部、底部蓋板襯里組成,螺栓連接框架由四根立柱和頂部、底部蓋板以及 4個(gè)帶有接管的面板組成。其耐壓耐溫達(dá)3.2MPa和300℃,單臺 F為 1.5m2～300m2,單臺板片數(shù)為 25～500,冷熱介質(zhì)錯(cuò)流排列。由于 COM PABLO C焊接板式換熱器的傳熱性能好且使用溫度和壓力較高,所以可十分經(jīng)濟(jì)地用這種換熱器取代在相應(yīng)溫度范圍內(nèi)使用的管殼式換熱器。用于油氣加工工業(yè),可用作原油冷卻器、塔頂冷凝器等,還可用于其他多種工業(yè)加工過程。

螺旋折流板換熱器
 

螺旋折流板換熱器(圖 2)是最新發(fā)展起來的一種管殼式換熱器,是由美國 ABB公司提出的。在列管換熱器中,殼程通常是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。美國 ABB公司提出了一種全新方案,采用螺旋狀折流板。

其基本原理為:將圓截面的特制板安裝在“擬螺旋折流系統(tǒng)”中,每塊折流板占換熱器殼程中橫剖面的1/4,其傾角朝向換熱器的軸線,即與換熱器軸線保持一定傾斜度。相鄰折流板的周邊相接,與外圓處成連續(xù)螺旋狀。每個(gè)折流板與殼程流體的流動方向成一定的角度,使殼程流體做螺旋運(yùn)動,能減少管板與殼體之間易結(jié)垢的死角,從而提高了換熱效率。

由于介質(zhì)呈螺旋式流動,在徑向產(chǎn)生速度梯度,形成徑向湍流,徹底改變了弓形折流板換熱器的流體流動方式和流場分布,減薄了傳熱管表面滯流底層的厚度,提高了傳熱膜系數(shù),消除了弓形板的傳熱死區(qū),使殼程的傳熱狀態(tài)大為改善。此外,螺旋折流板結(jié)構(gòu)可以滿足的工藝條件很寬,設(shè)計(jì)方面具有很大的靈活性,可針對各種特殊的工藝條件選擇最佳的螺旋角。

新型麻花管換熱器
 

瑞典Alares公司開發(fā)了一種扁管換熱器,通常稱為麻花管換熱器。螺旋扁管的制造過程包括了“壓扁”與“熱扭”兩個(gè)工序。改進(jìn)后的麻花管換熱器同傳統(tǒng)的管殼式換熱器一樣簡單,但改進(jìn)了傳熱,減少了結(jié)垢,真正的逆流,降低了成本,無振動,節(jié)省了空間,無折流元件。

由于管子結(jié)構(gòu)獨(dú)特使管程與殼程同時(shí)處于螺旋運(yùn)動,促進(jìn)了湍流程度。該換熱器總傳熱系數(shù)較常規(guī)換熱器高40%,而壓力降幾乎相等。組裝換熱器時(shí)也可采用螺旋扁管與光管混合方式。該換熱器嚴(yán)格按照ASM E標(biāo)準(zhǔn)制造,凡是用管殼式換熱器和傳統(tǒng)裝置之處均可用此種換熱器取代,它能獲得普通管殼式換熱器和板框式傳熱設(shè)備所獲得的最佳值,估計(jì)在化工、石油化工行業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

Hitan繞絲花環(huán)換熱器
 

該型換熱器是英國 Cal Gavin Ltd公司開發(fā)的一種新產(chǎn)品,采用一種稱之為Hitan matrix elements的絲狀花內(nèi)插物,可使流體在低速下產(chǎn)生徑向位移和螺旋流相疊加的三維復(fù)雜流動,可提高誘發(fā)湍流和增強(qiáng)沿溫度梯度方向上的流體擾動,能在不增加阻力的條件下大大提高傳熱系數(shù)。

內(nèi)插件不僅可以促進(jìn)管內(nèi)流體形成湍流,同時(shí)可以擴(kuò)大傳熱面積,提高傳熱效率。目前,管內(nèi)內(nèi)插物主要是利用各種金屬的條、帶、片和絲等繞制或扭曲成螺旋形,如麻花鐵、螺旋線、螺旋帶及螺旋片等,或沖成帶有缺口的插入帶。英國Cal Gavin公司研制出了一種叫Heatex的內(nèi)插件。這種內(nèi)插件由一組延伸至管壁的圓芯體組成,它可使管側(cè)傳熱效率提高2～15倍。該公司還開發(fā)了一種叫Hitran的絲網(wǎng)內(nèi)插件,將這種內(nèi)插件用于液體工況,可使管殼式換熱器管程傳熱效率提高 25倍,用于氣體工況,可使相應(yīng)值提高5倍。同時(shí),與正常流速相比,這種內(nèi)插件使換熱管的防垢能力提高8～10倍。