遞級流管殼式換熱器殼程側(cè)強化傳熱研究.pdf

1、關(guān)于過程的強化傳熱與高效節(jié)能設備的開發(fā)一直是當今工業(yè)生產(chǎn)和生活節(jié)能降耗的重要手段之一。管殼式換熱器作為目前應用最廣泛的換熱設備之一，其管程側(cè)和殼程側(cè)的強化傳熱研究更是人們關(guān)注的重點。其中，殼程側(cè)支撐結(jié)構(gòu)直接決定著殼程流體的流動形態(tài)，良好的支撐結(jié)構(gòu)更能起到強化傳熱的作用;在對核電，石油化工等行業(yè)應用的換熱器管束支撐結(jié)構(gòu)研究的過程中，本文主要包括以下工作。
　　(1)提出一種異形片式支撐結(jié)構(gòu)，并與片式支撐結(jié)構(gòu)對殼程流體的傳熱和流阻的影

2、響進行分析和對比。研究結(jié)果表明，異形片式支撐結(jié)構(gòu)的曲面增大流體湍動強度，削弱換熱管近壁面的熱邊界層，對流體溫度場和速度場更好的協(xié)同性，并論述了換熱器整體模型化為周期性模型的理論及其正確性。利用周期模型比較片式支撐的結(jié)構(gòu)參數(shù)(A)和不同折流柵布置下殼程側(cè)流體的速度和溫度等參數(shù)變化特性:殼程側(cè)Nu數(shù)的變化跟結(jié)構(gòu)參數(shù)值A(chǔ)成正相關(guān)，Nu數(shù)隨A值增加而增大;殼程側(cè)Nu在折流柵為平行布置時最高。根據(jù)無量綱法獲得異形片式支撐換熱器殼程側(cè)的傳熱系數(shù)和流

3、體阻力準數(shù)關(guān)聯(lián)式。
　　(2)多孔板換熱器作為縱流殼程換熱器的一種變型，其殼程流體通過整圓板中的“孔”與管程側(cè)的流體進行傳熱，流體流動方向與換熱管束軸向方向平行，通過提高殼程側(cè)主流的平均速度可實現(xiàn)強化傳熱的目的?！翱住钡男螤钪苯記Q定著形成的射流的速度和影響范圍，本文利用周期性模型對不同開孔高度下的四/三葉孔板和大孔板換熱器流動及傳熱特性進行分析。結(jié)果表明:開孔高度的增減對殼程側(cè)傳熱和流阻的影響不一致，但對四/三葉孔板和大孔板換熱器

4、綜合性能影響一致:開孔高度增加，流體傳熱和壓降均下降，換熱器綜合性能上升;開孔高度減小，在一定程度提高了傳熱，但流動阻力增大的幅度要高于傳熱，故換熱器綜合性能下降。利用多元線性擬合法獲得了四/三葉孔板換熱器殼程側(cè)流體傳熱及流動阻力準數(shù)關(guān)聯(lián)式，為指導孔板換熱器的推廣應用和工程設計提供了參考。
　　(3)根據(jù)流路分析法，針對在管殼式換熱器中出現(xiàn)的管束外緣與殼體內(nèi)徑之間的旁路流，在不同螺旋折流板安裝傾角下，分析旁路流和密封條的存在對殼程

5、側(cè)流體傳熱性能的影響。結(jié)果表明:存在旁路流時，殼程流體的傳熱隨安裝傾角的減小而增強;堵住旁路流（存在密封條）時，折流板的安裝傾角越大，其對殼程側(cè)流體傳熱的增強也越明顯。
　　(4)選取不同形式的管束支撐結(jié)構(gòu)，在相同的工況下分析了包括弓形折流板、螺旋折流板、異形片式支撐結(jié)構(gòu)及折流桿在內(nèi)的四種支撐結(jié)構(gòu)下流體流動傳熱特性研究;初步確定了不同種類管殼式換熱器較為有利的工作范圍和遞級流的界限。
　　(5)利用LDV光學測量系統(tǒng)和換熱器