百葉折流板換熱器殼側(cè)流動(dòng)與傳熱性能研究.pdf

1、管殼式換熱器由于結(jié)構(gòu)很可靠，設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，能夠承受高溫高壓，處理清洗方便等特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于動(dòng)力、能源、核能化工等領(lǐng)域。但是傳統(tǒng)的弓形折流板管殼式換熱器殼側(cè)存在流體的突然轉(zhuǎn)向和流動(dòng)死區(qū)，其阻力大，壓降損失大。改善和優(yōu)化管殼式換熱器殼側(cè)結(jié)構(gòu)，減少殼側(cè)流動(dòng)死區(qū)和降低壓降，對(duì)于換熱器的節(jié)能降耗具有重要的意義。
　　鑒于此，本文提出了一種百葉折流板管殼式換熱器，建立了三維數(shù)值模型，進(jìn)行了有效性驗(yàn)證;獲得了其局部速度場(chǎng)和溫度

2、場(chǎng)，并進(jìn)行了分析;通過三維數(shù)值模擬進(jìn)對(duì)不同的流體介質(zhì)、不同百葉折流板設(shè)置方式、不同百葉折流板角度以及不同百葉折流板的間距對(duì)換熱器殼側(cè)壓降、傳熱和綜合性能的影響進(jìn)行了研究。主要的內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)百葉折流板換熱器殼程流場(chǎng)分布均勻，沒有弓形折流板換熱器的殼程流體流動(dòng)方向突然改變，減小和消除了換熱器殼程的流動(dòng)死區(qū)，有效降低了換熱器殼程壓降。
　　(2)百葉折流板換熱器殼程溫度場(chǎng)分布均勻，流體與管束充分接觸，沒有像弓形板換

3、熱器在弓形折流板后明顯的局部換熱惡化區(qū)。
　　(3)在本文所研究的換熱器入口流速范圍內(nèi)，百葉折流板換熱器的綜合性能優(yōu)于弓形折流板換熱器，與弓形折流板換熱器相比，當(dāng)流體介質(zhì)為水時(shí)，百葉折流板換熱器換熱系數(shù)減小了0.52％～0.82％，當(dāng)流體介質(zhì)為空氣和油時(shí)，百葉折流板換熱器換熱系數(shù)依次增加了2.56％～3.36％和2％～4.65％;殼側(cè)壓降依次降低15.87％～16.5％、21.25％～30.11％和12.98％～15.07％;單位

4、壓降下的換熱系數(shù)依次提高了15.8％～18％、12.92％～16.18％和15.8％～16.2％。
　　(4)在本文所研究的換熱器入口流速范圍內(nèi)，與弓形折流板換熱器作比較，水平百葉折流板換熱器、豎直百葉折流板換熱器的換熱系數(shù)分別減小了6.55％～6.87％、0.52％～0.82％;壓降比弓形折流板換熱器分別降低了14.78％～15.4％、15.87％～16.5％;單位壓降下的換熱系數(shù)依次提高了8.77％～9.25％、15.8％～1

5、8％。因此豎直百葉折流板換熱器換熱效果比水平百葉折流板換熱器換熱效果好。
　　(5)在本文所研究的換熱器入口流速范圍內(nèi)，與弓形折流板換熱器比較，百葉折流板角度為30°、40°和50°的百葉折流板換熱器的換熱系數(shù)依次減小了0.09％～0.52％、7.3％～7.8％和11.78％～12.33％;其壓降減小了15.87％～16.5％，20.89％～30.67％，37.13％～37.81％;其單位壓降下的換熱系數(shù)提高了15.8％～16.2

6、％，24.36％～24.73％，28.74％～29.27％。百葉折流板換熱器折流板角度越大，其單位壓降的換熱系數(shù)越大，其換熱效果越好。
　　(6)在本文所研究的換熱器入口流速范圍內(nèi)，百葉折流板間距為300mm、百葉折流板間距為400mm的換熱器換熱系數(shù)比弓形折流板換熱器依次降低了5.59％～6.78％、0.52％～0.82％;其壓降依次減小了12.56％～12.94％、15.87％～16.5％;其單位壓降下的換熱系數(shù)依次提高了19