遞級(jí)流管殼式換熱器殼程側(cè)強(qiáng)化傳熱研究.pdf

1、關(guān)于過(guò)程的強(qiáng)化傳熱與高效節(jié)能設(shè)備的開(kāi)發(fā)一直是當(dāng)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(yīng)用最廣泛的換熱設(shè)備之一，其管程側(cè)和殼程側(cè)的強(qiáng)化傳熱研究更是人們關(guān)注的重點(diǎn)。其中，殼程側(cè)支撐結(jié)構(gòu)直接決定著殼程流體的流動(dòng)形態(tài)，良好的支撐結(jié)構(gòu)更能起到強(qiáng)化傳熱的作用;在對(duì)核電，石油化工等行業(yè)應(yīng)用的換熱器管束支撐結(jié)構(gòu)研究的過(guò)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(duì)殼程流體的傳熱和流阻的影

2、響進(jìn)行分析和對(duì)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(dòng)強(qiáng)度，削弱換熱管近壁面的熱邊界層，對(duì)流體溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)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(shí)最高。根據(jù)無(wú)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(zhǔn)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(guò)整圓板中的“孔”與管程側(cè)的流體進(jìn)行傳熱，流體流動(dòng)方向與換熱管束軸向方向平行，通過(guò)提高殼程側(cè)主流的平均速度可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)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(duì)不同開(kāi)孔高度下的四/三葉孔板和大孔板換熱器流動(dòng)及傳熱特性進(jìn)行分析。結(jié)果表明:開(kāi)孔高度的增減對(duì)殼程側(cè)傳熱和流阻的影響不一致，但對(duì)四/三葉孔板和大孔板換熱器

4、綜合性能影響一致:開(kāi)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(kāi)孔高度減小，在一定程度提高了傳熱，但流動(dòng)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(dòng)阻力準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式，為指導(dǎo)孔板換熱器的推廣應(yīng)用和工程設(shè)計(jì)提供了參考。
　　(3)根據(jù)流路分析法，針對(duì)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(duì)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(shí)，殼程流體的傳熱隨安裝傾角的減小而增強(qiáng);堵住旁路流（存在密封條）時(shí)，折流板的安裝傾角越大，其對(duì)殼程側(cè)流體傳熱的增強(qiáng)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(dòng)傳熱特性研究;初步確定了不同種類(lèi)管殼式換熱器較為有利的工作范圍和遞級(jí)流的界限。
　　(5)利用LDV光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)和換熱器