螺旋叶片折流板换热器的壳程传热性能研究.pdf

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1、第43卷第1期当代化工V0]．43．NO．12014年1月ContemporaryChemica1IndustryJanuary，2014螺旋叶片折流板换热器的壳程传热性能研究王峰，高磊，张莹莹，齐洪洋，张斯亮，蔡宏斌(辽宁石油化工大学，辽宁抚顺113001)摘要：为研究螺旋叶片折流板换热器壳程传热性能，通过FLUENT数值模拟，对螺旋叶片折流板换热器壳程的压力场、温度场和速度场进行了分析。比较了换热器性能参数的模拟值和实验值，各性能参数模拟值和实验值的比值趋势基本一致。研究结果表明，模拟范围内，折流板间距越小、螺旋角度越大的情况下，螺旋叶片折流板换热器的综合性能最优。关

2、键词：数值模拟；螺旋叶片；螺旋角；综合性能中图分类号：TQ051．6文献标识码：A文章编号：1671—0460(2014)01—0149—04Shell—sideHeatTransferPerformanceinHelicalBladeBafleHeatExchangerWANGFeng，GAOLei，ZHANGYing-ying，Hong-yang，ZHANGsi-liang，CAIHong-bin(LiaoningShihuaUniversity,LiaoningFushun113001，China)Abstract：Inordertoresearchtheshel1

3、．sideheattransferperformanceinhelicalbladebafneheatexchanger,thepressurefield．temperaturefieldandvelocityfieldofshellsideofhelicalbladeba用eheatexchangerwereanalyzedthroughFLUENTnumericalsimulation．Theresultsshowthatsimulatedvaluesandexperimentalvaluesofvariousperformanceparametersofthehea

4、texchangerarebasicconsistent；Thesmallerbaflespacingandthebiggerhelixangle．thebetterthecomprehensiveheattransferperformanceofhelica1bladebameheatexchangerwillbeintherangeofsimulation．Keywords：Numericalsimulation；Helicalblade；Helixangle；Comprehensiveperformance管壳式换热器由于制造方便，可适应较大的温本文研究的螺旋叶片折

5、流板换热器的折流板由度和压力变化环境，因而在工业生产上被广泛应用若干组螺旋叶片构成，每组螺旋叶片由4块椭圆扇⋯。在我国的石油化工设备中80％管壳式换热器目形平板组成，其排列顺序为每个椭圆平板以其一直前仍采用弓形折流板光管结构，但是这种结构传热角边为轴向后倾斜一定角度。每组的每个平板之间效果差，壳程压降大，增加了工业生产成本。与传沿壳体轴线均匀分布，在整体上形成一个360。螺统的弓形折流板换热器相比，螺旋折流板换热器由旋形通道，介质呈螺旋状流动。本文主要采用CFD于其具有换热效果好、壳侧压降小、管束不易结垢数值模拟对螺旋叶片折流板换热器的壳侧流体流动以及能防止管束流体诱导振

6、动等诸多优点，从而受与传热性能进行研究，并将其结果与实验值进行对到工业界的关注。比验证。螺旋折流板包括连续性螺旋折流板和搭接型螺l数值模拟旋折流板。连续性螺旋折流板是一个连续的螺旋曲面，一个螺旋周期在轴向的长度即为一个周期；搭1。1几何模型接型螺旋折流板则是采用一系列扇形平板来代替曲由于换热器结构复杂，建立模型作如下简化和面依次连接，在壳程内形成近似的螺旋面，在轴向假设：两个相似位置处的两块扇形平板间的距离即为一个不考虑支撑物引起的传热面积增加；流体进出螺距p。而理想的连续性螺旋折流板在实际加工中系统的压力变化较小，近似为不可压缩流体；流动难度较大，增加工业加工成本，搭接

7、型螺旋折流板和传热均已充分发展；因为换热器压降主要产生换热器中相邻板片间会出现三角形的漏流区，削弱在进出口接管处，且该处流体流路不稳定，建模时了传热能力。为克服螺旋折流板的上述缺点，文忽略接管。壳体直径250mm，换热管长1000mm，献提出了一种新型螺旋折流板结构形式——螺旋换热管外径19mm，换热管数量40根，螺旋叶片螺叶片折流板换热器。旋角度分别为l4。、l6。、l8。，折流板间距200、收稿日期：2013-06—20作者简介：王峰(1988～)，男，辽宁辽阳人，硕士，研究方向：新型高效节能石化装备的研究与开发。E-ma