石油及化工行業(yè)的工藝過程中大量采用了換熱器,它一般占設(shè)備投資的30%以上,采用弓形折流板光管結(jié)構(gòu)的管殼式換熱器約占換熱器80%,這種換熱器由于結(jié)構(gòu)的原因,其換熱效果差,殼程阻力降大。
為了節(jié)能減排,換熱器必須強(qiáng)化傳熱過程,即要求換熱器單位面積、單位時(shí)間內(nèi)盡可能傳遞多的能量,并減少傳遞過程中能量的損失,更合理、更有效利用能源。強(qiáng)化傳熱過程一般采用三種方法:提高傳熱系數(shù)、擴(kuò)大單位傳熱面積、增大傳熱溫差,而最為有效的辦法是提高傳熱系數(shù)。
目前在管殼式換熱器的基礎(chǔ)上,采用波紋管代替光管作為傳熱元件。波紋形可分為波節(jié)管、波紋管、縮放管等。
從流體力學(xué)觀點(diǎn)來分析,在波峰處流體速度降低,靜壓增加;在波谷處流體速度增加,靜壓降低。這樣流體的流動(dòng)是在反復(fù)改變軸向壓力梯度下行進(jìn),因而產(chǎn)生了劇烈的漩渦重刷流體的邊界層,使邊界減薄,大大提高傳熱系數(shù),從而達(dá)到強(qiáng)化傳熱的效果。