区域供热2000 .4期波纹管换热器换热管破坏原因分析及改进措施山东省锅炉压力容器检验中心曹怀祥杜宏宋明大何世恒换热器采用折流杆代替传统的弓形折流板后换热管抗破坏性能和换热器整体性能的提高，介绍了折流杆式波纹管换热器的结构和性能。　　前言由于波纹管换热器传热效果好，同时具有传统的固定管板换热器的结构简单、适用性强等特点，近年来在供暖系统以及化工、医药、食品等行业获得了广泛的应用，在换热器市场上颇受欢迎。但波纹管换热器的发展是近几年的事，其结构上还有许多方面有待改进和完善。某厂于98年10月生产的一台波纹管汽水换热器用于济南市某小区供暖系统的汽水换热，使用不到一个采暖期，在99年2月底出现严重内漏，不得不进行更换。运回厂后进行分解发现多根波纹管破裂。我们经过分析认为，波纹管破裂的原因是换热器折流板型式不当造成的。在我们的建议下，该厂对新生产的所有波纹管换热器的折流型式进行了改进，到目前为止，没有发生类似事故。　　1设备基本情况换热器型式：固定管板式波纹管换热器公称直径（DN）：500mm 设计压力：管程壳程1 .0M pa 工作介质：管程：水，壳程：饱和水蒸气波纹管规格：33×0 .5×1500mm 破坏位置：波纹管与弓形折流板管孔对应位置。　　2破坏原因分析及改进措施由于波纹管的壁厚只有0 .5mm ，再加上波纹管的特殊结构，故其刚性很小，弹性很大。由于生产工艺的需要，弓形折流板的管孔孔径大于波纹管的波峰外径。检查中发现，该换热器每根波纹管的波节距离不一致，致使有些管子的折流板位置位于波谷上，管子与折流板管孔之间的间隙很大，折流板对这些管子根本起不到支撑作用，大大增加了这些管子的无支撑跨长（如图1所示）。因此，这些管子很容易产生诱导振动。　　我们知道，采用弓形折流板的波纹管换热器的壳程流体的流动方向为横向流动，横向流动将对这些无支撑跨长和弹性很大的管区域供热2000 .4期子诱发剧烈的诱导振动子与折流板管孔之间的间隙很大，无支撑跨长大大超过设计值，再加上波纹管的良好弹性，所以这些管子在工作时的振幅很大折流板管孔发生碰撞摩擦而破坏。实物的破坏型式证实了以上分析。　　根据以上分析，我们提出了以下改进措施：①改弓形折流板为折流杆折流，从结构上保证所有换热管都有良好的支撑，同时，壳程流体的流动方向由横向流动变为轴向流动，基本上杜绝了振动的诱导因素，轴向流激发的管子振幅很小，可以忽略②改进波纹管的加工工艺，保证波纹管的波节距基本相同。　　3波纹管换热器折流杆的结构及性能3 .1波纹管换热器折流杆的结构波纹管换热器的折流杆由一定数量焊接在折流圈上的金属棒组成，其结构型式与常用的折流杆结构基本相同（请参阅参考文献、 ），不同的是每根折流杆均安装于波纹管的波谷位置（如图2所示），每个折流圈上的折流杆均在一个方向上支撑每一组管排，每4个折流圈上的折流杆完成对管子4个方向的支撑作用。这种结构要求波纹管的波节距基本相同，并且在安装时每根波纹管的波峰、波谷纵向对齐。　　应该指出的是，改用折流杆后，壳程流体的流速一般比采用弓形折流板时要小。为了保证壳程流速以达到要求的给热系数，可以在壳程加纵向挡板，将壳程分程。　　3 .2折流杆式波纹管换热器的性能如上所述，折流杆式波纹管换热器的壳程流体的流动方向为轴向流动，同时，折流杆和波纹管为紧密接触，从四个方向上固定波纹管，整个管束形成了一个空间网状整体，可以有效地防止波纹管的振动破坏，提高波纹管换热器的使用寿命。除此之外，波纹管换热器的整体性能还有所提高，主要表现在：3 .2.1强化传热，提高壳程给热系数：壳程流体的轴向流动使换热管的有效传热面积增大，热混合程度增加，不存在传热死区。　　而且，流体通过折流杆后形成的卡门涡街可以使流体形成充分湍流，提高壳程流体的给热系数。特别是对于波纹管换热器，壳程流体依次通过波纹管的波峰和波谷，能破坏流体在换热管表面的边界层，提高给热系数。　　而采用弓形折流板时，壳程流体横向流过管束，波纹管管束对流体造成的扰动与光管相同，起不到波纹管应有的作用。　　3 .2.2有效降低壳程压力降：采用折流杆折流，壳程流体和折流杆的接触面积小而且，流体轴向流动不存在旋涡死区再者，折流杆的数量相对于采用弓形折流板时管束的数量少得多，流体冲击折流杆的动量损失区域供热2000 .4期本刊关于自2001年起改为邮局发行的重要启事为扩大本刊的发行量及社会知名度，同时规范发行渠道以便更好地为广大读、作者服务，我刊决定自2001年起改为邮局发行，邮发代号为2?530.因此，本刊2001年的征订、发行工作将不再由编辑部直接办理，请广大读者适时（今年10月份）在当地邮局自行办理。由于合同约束，在邮发同时，编辑部不得再自办发行，原中国城镇供热协会会员单位的赠刊，由2001年在当地邮局自行办理订阅，如有漏订，本刊将无余刊补寄。至于少数作者、广告单位的赠刊及交换刊物，我刊仍将按原规定按时寄发。多谢广大读者、订户的合作本刊编辑部也相应大大减少。因此，在相同条件下，折杆换热器的壳程压力降比弓形折流板时低得多，*多可下降35 左右4结束语据该厂生产的十余台改进后的波纹管换热器的使用结果证实，采用折流杆结构不仅有效防止了换热管的振动破坏，而且实际传热效果完全达到设计要求。折流杆式折流是波纹管换热器的*佳折流方式。　　1.胡晓斌：《折流杆式换热器的结构及性能》，《**届全国换热器学术年会论文集》， 1994 2.顾广瑞：《新一代高效换热器?波纹管换热器》，《**届全国换热器学术年会论文集》1994 3.敖永发等：《折流杆换热器结构的流体力学和传热模型及其试验研究》，《**届全国换热器学术年会4.陈国理主编：《压力容器及化工设备》，华南理工大学出版社， 1989