螺旋肋片自支撑换热器强化换热试验研究.pdf

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第 23 卷第 2 期热能动力工程 Vol. 23 ,No. 2
2008 年 3 月 JOURNAL OF ENGINEERING FOR THERMAL ENERGY AND POWER Mar. ,2008
热力工程文章编号:1001 - 2060 (2008) 02 - 0157 - 04
螺旋肋片自支撑换热器强化换热试验研究
吴金星,朱登亮,魏新利,曹玉春
(郑州大学节能技术研究中心,河南郑州 450001)
摘要:为了利用螺旋流动强化传热的特性并简化换热器结有的多数管束支撑结构更复杂,螺旋折流板和定距
构,结合螺旋折流板换热器的结构和流体流动特点,开发了一管的加工难度较大,需要专用的加工胎具,螺旋形折
种螺旋肋片自支撑换热器。为了掌握螺旋肋片自支撑换热器流板换热器的价格也高于弓形折流板换热器,这在
的传热和压降综合性能,建立了换热器的试验模型和试验装
一定程度上限制了它的推广应用。为此,东南大学
置。在相同的试验条件下与折流杆换热器进行对比试验,结
梅娜等人提出了一种螺旋折流片管壳式换热
果表明:当雷诺数 Re = 6 000 时螺旋肋片换热器的总传热系数
器[8~9 ] ,并对其套管换热器进行了数值模拟研究,从
比折流杆换热器提高 13. 3 % ,并随着雷诺数增大强化传热效
而证实了该换热器中螺旋折流片能诱导流体做螺旋
果更加显著;而同时压力梯度却降低了 87. 5 % ,并随雷诺数增
大二者的压力梯度差值变大。在试验雷诺数2 000~6 500的流动,产生大量的涡流,促进流体微团混合,能有效
范围内,螺旋肋片换热器的综合性能 K/ P 值是折流杆换热地提高对流传热系数。
器的 1. 4~2 倍。可见,螺旋肋片换热器具有较高的传热系数
和较低的压降,因而具有良好的发展及应用前景。 1 螺旋肋片自支撑管壳式换热器
关键词:螺旋肋片;管壳式换热器;自支撑;折流杆;强化
为了利用螺旋流动强化传热的优点,而又简化结
换热
构以便于加工和安装,本文结合螺旋折流板换热器和
中图分类号:TK124 ,TQ051 文献标识码:A 螺旋折流片管壳式换热器的结构和流体流动特点,提
引言出了一种螺旋肋片自支撑管壳式换热器(以下简称
“螺旋肋片换热器”) 。该换热器采用了把管束支撑结
随着常规能源的日益短缺,节能降耗越来越受构“化整为零”的简化思想,把制造难度较大的整体式
到人们的重视。换热器在能源动力和石油化工等行螺旋折流板简化为制造相对容易的围绕单根换热管
业是调节工艺介质温度和回收余热从而实现节能降的螺旋肋片,从而将流体在壳程总体的螺旋流动变为
耗的主要设备,换热器的强化传热是提高换热器效围绕每根换热管的局部螺旋流动,相邻换热管之间的
率的重要措施。美国菲利普公司开发的折流杆换热旋转流体又相互干扰,使流体产生新的掺混。螺旋肋
器比传统的弓形折流板换热器大大降低了壳程流片换热器不同于螺旋折流片换热器之处在于:螺旋肋
阻[1 ] ,并在高雷诺数时获得了较好的强化壳程传热片的高度较小,正好等于换热管的间距,全部换热管
效果。继而国内也开展了高效低流阻纵流式换热器都缠绕了螺旋肋片,且同向布置。图 1 是螺旋肋片换
的相关研究[2 ] ,不仅开发出用于正