浅论高效换热管在糖厂的运用

摘要：高效换热管可以大幅提高传热系数，从而降低能耗提高热效率，在糖厂推广使用可以给糖厂带来显著的经济效益和社会效益。

关键词 ：高效换热管；糖厂；应用                                                                                        

一、        绪论

高效换热管是将原有换热用金属光滑管，经专有设备及技术加工成特殊形状，使其在热交换过程中能降低热阻，大幅提高传热系数，从而降低能耗提高热效率。常用在水－汽热交换场合的高效换热管有波纹管、翅片管、螺旋管等。各形状如图所示

           

二，换热机理

    现我们就波纹管传热机理进行阐述，对其能够强化传热提高传热系数做一初步了解。波纹管的结构示意图如下：        

（1）由于波纹管特殊的波峰和波谷设计，使介质在管内流动时状态分为等直径流动和弧形流动：流体沿流动方向在波峰处速度降低，静压增大；波谷处速度增加，静压减少，流速和压力总是处于规律性的扰动，因而流动是呈充分湍流状，极大地破坏了边界膜的形成，增强了靠近管壁附近流体的吸（放）热能力，加之波峰波谷的周期性变化，这种强化作用得以保持稳定和连续，从而提高了传热效率。另外管外相应形成的波纹不但扩大了传热面积，也增加了汽体的扰动，里外相互作用使得换热管传热效率显著提高。

（2）在上述现象存在情况下，当介质流量发生变化或有杂质时，管内垢膜及沉积物难以在管壁处生成和聚集，所以不易形成污垢层，高效传热系数得以稳定。 

三，    波纹管在糖厂设备中应用

热能交换在糖厂使用可以说贯穿整个工艺，锅炉、加热、蒸发、煮糖等都有应用。我们仅讨论热量消耗最大的加热和蒸发工序，因为这两个工序所耗蒸汽占糖厂总蒸汽量的60－65％。其热交换过程要通过以下四个阶段完成：

1、蒸汽以对流和导热的方式通过汽膜层和管外积垢层，把热量传至管壁；

2、以导热的方式把热量从管子的外壁传到管子内壁；

3、热量再从加热管的内壁以导热方式传给积垢层；

4、最后以导热和对流的方式使热量通过积垢层和液膜层，传递至糖汁中。

从上述过程可以看出，影响蒸汽热能使用的关键因素是（a）介质的边界膜（b）积垢（c）传热管材质 对于第三点由于目前糖厂都使用了导热性与价格比较能接受的不锈钢管。目前解决好前两点对换热系数的提高效果是显而易见。而波纹管的作用正是针对上述其它两点的改进。

将原有加热器和蒸发罐换热管更换为同直径同质量的波纹管后，加热面积可增加10－15%,换热系数可增强两倍。在实际加热器使用过程中已体会到其效果，两者对比如下： 

两种不同换热管加热器使用效果比较

换热管型式	光管	波纹管
规格数量	576*￠42×2.5碳钢	576*￠42×2.5碳钢
理论面积(平方米)	200	230
使用位置	二段	一段
糖汁进口温度℃	47	32
糖汁流量 (吨／小时)	160	160
糖汁出口温度℃	100	60
蒸汽进口温度℃	117、105一二效汁汽	90四效汁汽
使用台数	3	1

 

从中看出波纹管不仅换热效果好,其对低温蒸汽的利用率也有大幅提高。若在蒸发罐改造使用会有以下效益（a）同样蒸汽流量和品质同样糖汁流量情况下，可减少蒸发面积、减少设备投资额（b）或在同样蒸发面积、同样蒸汽流量和品质情况下，可提高糖汁流量    20％亦同时提高产量（c）减少蒸发时间减少糖转化率。（考虑到二效后的糖汁变稠变浓流速变慢，若换热不及时会造成转化率变高，因而不推荐二效后使用。）

因而波纹管换热器在糖厂推广使用后，能充分利用低值汁汽和热能，提高糖厂蒸汽复用指数，降低产品能耗，提高蔗渣打包率，会给糖厂带来显著的经济效益和社会效益。

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