連續(xù)型螺旋折流板換熱器的結(jié)構(gòu)及熱工性能研究.pdf

1、螺旋折流板換熱器是20世紀(jì)90年代開發(fā)的一種新型換熱器，它與傳統(tǒng)折流板換熱器的主要區(qū)別是將殼側(cè)折流板結(jié)構(gòu)形式改變，流體由原來的折返式流動(dòng)變成連續(xù)的螺旋狀流動(dòng)，以螺旋流的方式?jīng)_刷傳熱管束。該種流動(dòng)方式能適用包括高粘原油、渣油在內(nèi)的所有介質(zhì)，顯著地提高換熱效率，大幅度降低壓力降，控制振動(dòng)造成的破壞，減少污垢沉積的可能性，因此在石油化工行業(yè)，螺旋折流板換熱器已逐步取代傳統(tǒng)換熱器。
　　連續(xù)型螺旋折流板換熱器可以形成理想螺旋柱塞流，但是一

2、直受限于螺旋面加工工藝而未能得到廣泛應(yīng)用。目前的螺旋折流板換熱器都是非連續(xù)型的，即由若干塊扇形或橢圓形平板搭接形成近似螺旋面，其中以1/4橢圓形螺旋折流板應(yīng)用最為普及。但是非連續(xù)型的結(jié)構(gòu)存在結(jié)構(gòu)缺陷，在相鄰折流板間會(huì)形成三角區(qū)漏流，影響換熱器的流動(dòng)和換熱性能。
　　本文提出采用加裝中芯管的方法，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)型折流板的加工，并給出設(shè)計(jì)計(jì)算方法。利用Fluent軟件對連續(xù)型螺旋折流板換熱器進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模，模擬分析其殼側(cè)流動(dòng)和換熱特性。

3、r>　　首先，闡述了連續(xù)型螺旋折流板換熱器中芯管加裝原理，連續(xù)型螺旋折流板螺旋升角和螺旋包絡(luò)面的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，以及連續(xù)折流板的加工工藝，并利用虛擬設(shè)計(jì)軟件建立連續(xù)型螺旋折流板換熱器的實(shí)體模型。
　　其次，以連續(xù)型螺旋折流板換熱器和1/4橢圓形折流板換熱器為研究對象，分別建立兩者物理模型和數(shù)學(xué)模型，對兩種換熱器殼側(cè)流動(dòng)和換熱特性進(jìn)行模擬分析。結(jié)果表明，連續(xù)型折流板換熱器換熱能力較1/4橢圓折流板換熱器提高了近一倍，綜合性能系數(shù)也提高

4、了近30％。由于存在漏流現(xiàn)象，雖然1/4橢圓形折流板換熱器殼側(cè)壓力降較小，但其傳熱能力卻被削弱。
　　最后，為得到有利于提高換熱器運(yùn)行性能的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)，分別建立螺旋升角不同和中芯管半徑不同的連續(xù)型螺旋折流板換熱器模型。通過對模擬結(jié)果的分析表明，螺旋升角為20°時(shí)換熱器強(qiáng)化傳熱能力最強(qiáng)，同時(shí)適度增大中芯管半徑可降低殼側(cè)壓降，提高換熱器的綜合性能。
　　本文關(guān)于換熱器設(shè)計(jì)參數(shù)、加工工藝、運(yùn)行性能、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究，為連續(xù)型螺旋折