螺旋流动未充分发展段对换热器性能的影响.pdf

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1、第44卷第4期2016年4月化学工程CHEMICALENGINEERING(CHINA)V01．44No．4Apr．2016螺旋流动未充分发展段对换热器性能的影响曹侃，王丹，王珂，刘遵超，刘敏珊(郑州大学河南省过程传热与节能重点实验室，河南郑州450002)摘要：通过对不同螺旋角的螺旋折流板换热器壳程流体流动和传热进行研究，得出壳程进口未充分发展段的分布规律；并在考虑壳程结构特点的基础上，提出了一种新型变角度的螺旋折流板模型，改善壳程进口未充分发展段对换热器的影响。结果表明：换热器折流板的导流作用随着折流板螺旋

2、角的增大而降低，螺旋角的增大使换热器壳程进口流体螺旋流动减弱，螺旋流动未充分发展段长度增加。变角度的螺旋折流板能够有效改善换热器壳程进口未充分发展段的作用，相同工况下通过优化变角度螺旋折流板a角，可使换热器壳程传热系数增加8．9％----9．1％，壳程压力损失增加5．8％----6．9％，综合性能增加6．6％----6．9％。计算结果为改进换热器螺旋折流板结构、强化换热器传热提供了理论依据。关键词：换热器；螺旋折流板；未充分发展段；数值研究中图分类号：TK124文献标识码：A文章编号：1005-9954(201

3、6)04-0041-04DOI：10．3969／j．issn．1005-9954．2016．04．009Impactofnon-fullydevelopedsectionofheHcalflowonheatexchangerperformanceCA0Kan，WANGDan，WANGKe，LIUZun-chao，LIUMin-Shall(KeyLaboratoryofProcessHeatTransferEnergySavingofHenanProvince，ZhengzhouUniversity，Zhengz

4、hou450002，HenanProvince，China)Abstract：Thefluidflowandheattransferofhelicalbafflesheatexchangersshellsidewerestudiedunderthreedifferenthelicalangles．andthedistributionrulesofnon．fullydevelopedsectioninshellinletwereobtmned．Thecharacteristicsofshellstructurew

5、enconsidered．Anewmodeldfhelicalbaffleswithvariableangleswaspresentedandtheimpactofnon-fullydevelopedsectiononheatexchangerswasimprovedbyoptimizingthebafflestructures．Theresultsshowthatthediversioneffectsofbafflesdecreaseandthehelicalflowofshellinletweaken稍th

6、theincreasingofhelicalangle．Thelengthofnon-fullydevelopedsectionincreaseswiththeincreasingofhelicalansle．Thehelicalbaffleswithvariableanglescaneffectivelyimprovetheeffectofnon—fullydevelopedsectioninshellinlet．Underthesameconditions，throughtheoptimizationofa

7、nsleaforbaffles，theheattransfercoefficientofshell—sideincreasesby8．9％-9．1％。thepressuredropincreasesby5．8％-6．9％，comprehensiveperformanceincreasesby6．6％-6．9％．Theresultsprovidetheoreticalbasesfortheimprovementofhelicalbafflesstructureandtheenhancementofheattran

8、sfer．Keywords：heatexchanger；helicalbaffles；non—fullydevelopedsection；numericalresearch管壳式换热器具有结构简单、可靠性高、应用技术成熟等优点，被广泛应用于石油、石化、能源等领域‘1

9、，其性能的优劣直接决定着生产过程能否顺利进行及生产成本的高低。20世纪90年代，针对传统管壳式换热器存在的流体流动死区、