双螺旋结构螺旋折流板换热器试验研究

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双螺旋结构螺旋折流板换热器试验研究

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文章编号：１０－０５２０）４０４・４０３９１（０７ｏ・５７０
双螺旋结构螺旋折流板换热器试验研究
高晓东，冯霄（西安交通大学能源与动力工程学院，陕西西安７０４）１０９
摘要：螺旋折流板换热器中壳程的流动方式与单弓形结构下具有很大的差别，在采用扇形板拼接而成的螺旋折流板结
ＥｘｒｍｅａｔｐｅｉｎｔｌＳｕｄｙｏｌｃｌＢａｅａｃｎｇｒｗｉｈＤｏｆＨｅｉａｆｄＨｅｔＥｘｈａｅｔｕｂｌｌｃｌＳｒｔｅｌｅＨｅｉａｔｕｃｕｒ
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螺旋折流板换热器的总换热系数和压降的研究

在两个折流通道变向过渡区域，流体取最短路程斜向前
进，就形成一个介质相对静止的三角形区域，导致换热
效率低。螺旋折流板换热器是将折流板布置成近似的螺旋面，使换热器中的壳侧流体实现连续的螺旋状流动，有效地降低了壳程的流动阻力和强化了传热。
求，同时消耗较小的动力。螺旋折流板换热器是应这些要求在当前工程实践中出现的较为先进的一种换热器
热器传热效果更好。
【关键词】螺旋折流板弓形折流板螺旋角总传热系数
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一
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体内垂直于换热管束，使壳侧形成若干个并列折返通
道，介质急剧改变流向必然产生严重的压力损耗，同时
换热器是工业生产中的一种重要设备。在化工、石油化学、食品等行业中有着广泛的应用。在石油化工行业中主要采用管壳式换热器，弓形折流板换热器最为常用（见图１。随着工业的发展，节能越来越重要，对换）热器的要求也越来越严格，不仅希望换热效率达到要
括：①冷水的储罐。②热水的储罐及加热系统。③热油
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的储罐及加热部分。④循环动力系统。试验流程图见图
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图４流量一压降关系
螺旋角为３。４。，切向速度大于轴向速度，螺０与０时
图３试验流程图
１热流体储罐２换热器．．４冷水储罐５截止阀６流量计．．．３温度计．７压力表．８泵．

螺旋折流板换热器换热强化的数值研究

螺旋折流板换热器换热强化的数值研究文键;杨辉著;杜冬冬;薛玉兰;王萌萌;王斯民【摘要】针对目前常用螺旋折流板换热器壳程的一个螺距主要采用4块折流板结构而严重影响换热器性能的问题,提出了一种旋梯式折面折流板新结构,用来封闭原始折流板之间的三角漏流区,使壳程流体接近连续的螺旋状流动.模拟结果表明:采用旋梯式折面折流板代替原始的扇形折流板后,换热器壳程流体的切向和径向速度大幅提升,轴向速度略有降低;换热器总传热系数增加51.7％～66.1％,壳程压降增加159.8％～186.2％,换热器的热性能因子提高了10.4％～17.0％,平均增加14.1％.采用旋梯式折面折流板能有效提高螺旋折流板的换热性能,且具有定位和安装简单、方便等优点,对于换热器的节能优化设计具有重要的指导意义.【期刊名称】《西安交通大学学报》【年(卷),期】2014(048)009【总页数】6页(P43-48)【关键词】螺旋折流板换热器;节能优化;三角漏流;换热强化【作者】文键;杨辉著;杜冬冬;薛玉兰;王萌萌;王斯民【作者单位】西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安;西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安;西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安;西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安;西安交通大学化学工程与技术学院,710049,西安;西安交通大学化学工程与技术学院,710049,西安【正文语种】中文【中图分类】TK124κ 湍流脉动动能,m2·s-2u 速度,m·s-1Re 雷诺数qs 体积流量,m3·s-1Am 壳程最小流通截面积,m2B 螺距,mmDs 壳体内径,mmDotl 管束直径,mmdt 管子外径,mmtp 管间距,mmLbb 管束与管体的间隙,mmh 传热系数,W·m-2·K-1A 传热面积,m2Δtm 对数平均温差, ℃N 管子数Ls 管子长度,mmts,in、ts,out 壳体进、出口温度, ℃tw 管壁温度, ℃Nu 努赛尔数Δp 压降,kPaf 阻力系数ε 湍流脉动动能耗散率,kg·m-1·s-1cp 比定压热容,kJ·kg-1·K-1μ 动力黏度,m2·s-1ρ 密度,kg·m-3λ 导热系数,W·m-1·K-1β 螺旋角,(°)Φs 换热量,W下标in 进口out 出口s 壳侧t 管侧w 管壁相比于传统的弓形折流板换热器,螺旋折流板换热器具有壳程阻力小、壳程传热系数高以及能有效抑制壳程污垢累积沉淀、防止流体诱导振动、可实现长周期高效率运行等优点,在石油化工等行业广泛应用[1]。

螺旋折流板换热器传热和流动性能分析

94在化工装置中管壳式换热器型式众多，当壳侧流体流量大且压降限制严格时，通常会采用双弓形折流板形式。

但是双弓形折流板在支撑结构和流动方式上存在诸多缺陷：壳侧流动存在冲刷不充分的流动死区、死区内局部换热系数低，壳侧整体换热不均匀，同时死区容易结垢，威胁换热设备的安全运行[1]。

为了提高壳侧单位压降下传热和避免壳侧由于沉积污垢造成的腐蚀泄漏，工业应用中越来越多的采用螺旋折流板代替壳侧弓形折流板，使壳侧在螺旋折流板引导下形成复杂的螺旋流形态，提高管束间的流速、实现壳体横向截面流体充分混合同时壳侧压降不增加，从而达到强化传热的目的[2]。

工程应用中最多采用的为四片式螺旋折流板结构，见图1，螺旋折流板一个螺旋节距的长度上是由四片式扇形板片按一定的安装倾角上、下、左、右交错排列而成，再用定距管将其定位，使其形成螺旋状[3]。

但是四片式螺旋折流板结构为非连续螺旋折流，中间相邻板片间会出现三角形的漏流区，严重削弱了传热能力[4]。

针对四片式螺旋折流板三角区短路漏流的缺点，中国石化工程建设公司联合抚顺化工机械设备制造有限公司和辽宁石油大学提出了一种新型的六片式螺旋折流板换热器型式，并获得专利授权[5]。

图1 四片式螺旋折流板图2 六片式螺旋折流板1 模型设置1.1 几何模型三维数值模拟用SolidWorks分别建立尺寸180x1200mm下六片式螺旋折流板、四片式螺旋折流板和双弓折流板结构，设备型式BEM，水平安装，10mm换热管，正方形布管，换热管间距13mm，布108根换热管，换热器所有材质均采用碳钢。

双弓折流板结构采用16块折流板，间距60mm。

六片式螺旋折流板和四片式螺旋折流板都采用10度螺旋角，搭接度42%[6]。

由于管束元件较多，内部结构复杂，本文对换热器的结构进行适当简化如下：（1）认为换热管与折流板、筒体与折流板和管束与壳体都为紧密切合，忽略流体通过缝隙渗螺旋折流板换热器传热和流动性能分析宁静中国石化工程建设有限公司北京 100101 摘要：利用CFD分析软件FLUENT，研究10度螺旋角条件下，六片式螺旋折流板换热器和常见四片式螺旋折流板换热器传热和流动特性，并与双弓形折流板换热器进行对比。

无短路区新型螺旋折流板换热器换热性能的实验研究

ｂ．一．，ｗｈｃｆｅｔｅｙｉｐｏｅｈｅｔｔａｓｅｅｆｒｎｅｏｈｅｉａａｆｄｙ７９９７ｉｈｅｆｃｉｌｍｒｖｓｔｅｈａｒｎｆｒｐｒｏｍａｃｆｔｅｈｌｌｂｆｌｖｃｅｈａｘｈｎｅ．ｔｏｇｈｈｌｓｄｒｓｕｅｄｏｏｒｓｏｄｎｌｎｒａｅ，ｔｅｉｃｅｅｔｅｔｅｃａｇｒＡｌｈｕｈｔｅｓｅｌｉｅｐｅｓｒｒｐｃｒｅｐｎｉｇｙｉｃｅｓｓｈｎｒｍｎ —
ｈｌａ＇ａｆｅｅｔｅｃａｇｒｗｉｅｙｕｅｎｉｄｓｒｌｐｏｅｓｓｗａｍｐｏｅｙｕｉｇｆｌｅｉｌｆｌｄｈａｘｈｎｅｄｌｓｄｉｎｕｔｉｒｃｓｅｓｉｒｖｄｂｓｎｏｄｃｂａ
意义．
关键词：螺旋折流板换热器；面折流板；场优化；能折流节中图分类号：Ｔ２文献标志码：Ａ文章编号：０５ —８Ｘ（Ｏ２０－０２０Ｋ１４２３９７２１）９０１－４ＥｘｅｉｅｔｏｅｔＴｒｎｆｒＰｅｆｒａｅｏｅｉａｆｅｐｒｍｎｎＨａａｓｅｒｏｍｎｃｆＨｌｃｌＢａｆｄｌ
ｏｈｕｏｒｃｎｕｐｉｎｉｅｓｔａ，ｗｈｃａｅｉｎｒｄｃｍｐｒｄｗｉｈｆｔｅｐｍｐｐｗｅｏｓｍｔｓｌｓｈｎ２Ｗｏｉｈｃｎｂｇｏｅｏａｅｔｔｅｈ

单螺旋和双螺旋折流板换热器性能的研究

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螺旋折流板换热器传热系数与压降实验研究

维普资讯
第３５卷第５期２００６年９月
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油
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设
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Ｖｏ１３ＮＯ．．５５Ｓｐｔ２６ｅ．００
文章编号：１０—４６２０）５００ —３００７６（０６０ —０５０
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２Ｏ世纪６Ｏ年代，于弓形折流板换热器的结基
－ —・
构，改变折流板布置方式的角度提出了螺旋折流从

螺旋折流板换热器壳程传热和压降的实验研究

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双螺旋结构螺旋折流板换热器试验研究
高晓东;冯霄
【期刊名称】《高校化学工程学报》
【年(卷),期】2007(21)4
【摘要】螺旋折流板换热器中壳程的流动方式与单弓形结构下具有很大的差别,在采用扇形板拼接而成的螺旋折流板结构中采用双螺旋结构来布置更多的折流板,减少流体在扇形板拼接处的漏流,使壳程流体流动更接近于平推流.分别以重柴油和水作为壳程介质,对普通螺旋折流板以及双螺旋结构螺旋折流板的传热性能、阻力性能进行试验研究,发现双螺旋结构在相同Re时,阻力提高9.9%和6.15%,Nu提高14.12%和11.72%,同时可以增大单位压降的Nu.
【总页数】4页(P547-550)
【作者】高晓东;冯霄
【作者单位】西安交通大学,能源与动力工程学院,陕西,西安,710049;西安交通大学,能源与动力工程学院,陕西,西安,710049
【正文语种】中文
【中图分类】TK172;TQ051.5;TQ021.3
【相关文献】
1.不同螺旋角的螺旋折流板换热器性能试验研究 [J], 商丽艳;李萍;陈保东;潘振;晏永飞;郝丹
2.基于水煤浆预热煤气化的旋梯式螺旋折流板换热器的模拟和优化 [J], 李国智;王
松江;孙志钦;王斯民
3.相同螺距下不同螺旋角的六片式螺旋折流板换热器壳程性能研究 [J], 王聪;高磊;张莹莹
4.螺旋折流板换热器新型折流板结构的研究与发展 [J], 杨建敏;程晶晶
5.周向重叠三分螺旋折流板换热器油-水传热性能试验研究 [J], 王伟晗;程道来;陈亚平;董聪
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