浅谈螺旋折流板式换热器传热性能及研究方向

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1、浅谈螺旋折流板式换热器传热性能及研究方向摘要：螺旋折流板换热器是一种新型高效换热器，具有壳程流动阻力小，换热效率高，抑振和防垢性能好等优点。目前普遍使用的螺旋平面折流板换热器在相邻两块折流板的直边对接处存在X形的内外两个三角漏流区，严重影响了换热器性能的提高。本文介绍了一种新的旋梯式折面折流板，替代平面折流板后，实验结果各项传热性能参数均有所提高并且更节能。关键字：螺旋折流板换热器高效旋梯式节能Abstract:Spiralbaffleplateheatexchangerisanewtypeofhighefficiencyheat

2、exchanger,whichhastheadvantagesoflowflowresistance,highheattransferefficiency,goodantivibrationandantifoulingperformance.Atpresent,therearetwotriangulardrainregionsinthestraightedgeoftheadjacenttwoblockbaffleplate,whichhasbeenwidelyusedinthestraightedgeofthespiralflat

3、baffleplateheatexchanger,whichseriouslyaffectstheperformanceofheatexchanger.Thispaperintroducesanewladdertypefoldedplatefoldflowplate,thealternativetoplanarbaffle,experimentalresultsoftheheattransferperformanceparameterswereimproved.Keywords:Spiralbaffleplateheatexcha

4、nger;Efficient;Laddertype;Energysaving1前言随着现代新工艺、新技术、新材料的不断发展和能源问题的日益严重，必然带来更多的高性能、高参数换热设备的需求。换热器的性能对产品质量、能量利用率以及系统的经济性和可靠性起着重要的作用,有时甚至是决定性的作用。目前在发达的工业国家热回收率已达96%,换热设备在石油炼厂中约占全部工艺设备投资的35%～40%。其中管壳式换热器仍然占绝对的优势,约70%。其余30%为各类高效紧凑式换热器、新型热管和蓄热器等设备，其中板式、板翅式、热管及各类高效传热元件的发展十分

5、迅速。传统的管壳式弓形折流板换热器传热死区多，整体换热效率低，壳程流体流动时横向冲刷换热管束，流动阻力大，从而动力设备消耗增大，同时容易诱发管束振动，容易产生结垢。螺旋折流板换热器是Lutcha等人于1990年首次提出的一种壳程强化传热的新型换热设备，其基本设计思想是：在壳程采用沿壳体轴线展开的螺旋折流板结构，螺旋折流板使换热器中的壳程流体呈连续的螺旋状流动，这种流动消除壳程流体的流动死区，强化了壳程传热，同时降低壳程流动压力损失，减小换热器动力能耗。此外，螺旋折流板换热器还具有良好的抗振性能和防垢性能，特别适用于易结垢、高黏度的

6、介质，如原油、渣油等。对于螺旋折流板换热器的流动和传热性能，国内很多学者做了大量的研究，发现这种目前普遍使用的螺旋平面折流板换热器在相邻两块折流板的直边对接处存在X形的内外两个三角漏流区，严重影响了换热器性能的提高。文键等人又在原来的折流板式基础上做了改进，用旋梯式折面折流板替代平面折流板，实验结果表明，旋梯式螺旋折流板换热器相比于螺旋平面折流板换热器，各项传热系数及壳程压降均有所提高。2螺旋折流板换热器2.1螺旋折流板换热器原理结构螺旋折流板换热器，国外称HelixchangerTM换热器，是ABB公司的新产品。在列管换热器中，

7、壳程通常是一个薄弱环节。美国ABB公司提出了一种全新方案，即建议采用螺旋状折流板。其设计原理很简单，将圆截面的特制板安装在“虚拟螺旋折流系统”中。每块折流板占换热器壳程中横剖面的1/4，倾角朝向换热器的轴线，与换热器轴线保持一倾斜度。相邻折流板的周边相接，与外圆处成连续螺旋状(见图1a)。折流板的轴向重叠如图1b所示，如欲减少支持管子的跨度，亦可设计成双螺旋(见图1c)。螺旋折流板换热器的提出基于这样一种思想：通过改变壳侧折流板的布置，使壳侧流体呈连续的螺旋状流动。因此，理想的折流板布置应该为连续的螺旋曲面。但是，螺旋曲面加工困难

8、，而且换热管与折流板的配合也较难实现。考虑到加工上的方便，采用一系列的扇形平面板(称之为螺旋折流板)替代曲面相间连接，在壳侧形成近似螺旋面，使壳侧流体产生近似连续螺旋状流动。这种结构克服了普通折流板设计的主要缺点。2.2螺旋折流板换热器分类螺旋折流