百葉片支撐多管束受限外流的偉熱和阻力性能研究.pdf

1、管殼式換熱器是工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域重要的熱量交換設(shè)備，提高換熱器性能可有效降低生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗，提高生產(chǎn)效率。因此，優(yōu)化換熱器內(nèi)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，研究換熱器內(nèi)部換熱性能和流動(dòng)特性具有重要意義。常用的弓形折流板換熱器殼程受限外流流動(dòng)死區(qū)大，壓降高，泵功消耗大。針對(duì)以上問(wèn)題，提出百葉形折流板換熱器結(jié)構(gòu)，改善和優(yōu)化殼程受限外流，進(jìn)而提高換熱效率，降低泵功消耗。建立百葉形折流板換熱器殼程物理模型，通過(guò)全三維流場(chǎng)數(shù)值模擬計(jì)算，研究百葉片支撐多管束受限外流的傳

2、熱和阻力特性，獲得殼程流場(chǎng)分布和溫度分布；調(diào)整葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)、葉片裝配方式及殼程折流板數(shù)，分析不同因素對(duì)新型換熱器殼程阻力特性、換熱特性及綜合性能的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過(guò)三維數(shù)值模擬，獲得百葉片支撐多管束受限外流流場(chǎng)特性，其流場(chǎng)分布均勻，流動(dòng)死區(qū)??；與傳統(tǒng)弓形折流板換熱器殼程受限外流相比，其殼程壓降下降了36.9％~37%，功耗降低；在本文所研究范圍內(nèi)其綜合性能優(yōu)于弓形折流板換熱器，相同泵功消耗下?lián)Q熱系數(shù)可提高22.

3、7%。⑵在所研究的入口流速范圍內(nèi)，百葉片傾斜角度對(duì)換熱器殼程壓降和換熱系數(shù)均有較大的影響。換熱器殼程壓降隨葉片傾角減小而減小，與弓形折流板換熱器殼程壓降相比可減小17.1%~45.7%。傾角為45°時(shí)具有最優(yōu)的傳熱和阻力綜合性能。相同壓降下傳熱系數(shù)較弓形折流板支撐多管束受限外流可提高25.9%。⑶折流板葉片寬度對(duì)換熱器殼程受限外流壓降影響較小。本文研究范圍內(nèi)，相同入口流速下，殼程壓降較弓形折流板換熱器降低了35.96%~38.19%，且

4、隨葉片寬度變窄而下降。葉片寬度為150mm的百葉形折流板結(jié)構(gòu)在相同殼程壓降下?lián)Q熱系數(shù)最高，為最優(yōu)結(jié)構(gòu)。⑷殼程折流板組數(shù)增加時(shí)，壓降增大，換熱系數(shù)下降。在本文研究的換熱管長(zhǎng)情況下，加密折流板數(shù)會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器性能下降。4組折流板數(shù)換熱器結(jié)構(gòu)具有最優(yōu)換熱性能。⑸對(duì)不同類(lèi)型折流葉片裝配結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，結(jié)果表明在不改變殼程流體流通截面積的情況下，調(diào)整葉片裝配結(jié)構(gòu)對(duì)殼程壓降影響較小，對(duì)于換熱系數(shù)而言，有效換熱面積對(duì)殼程換熱系數(shù)的影響強(qiáng)于流體擾動(dòng)所帶來(lái)的