管殼式換熱器傳熱對(duì)比研究與數(shù)值模擬.pdf

1、換熱器是化工、煉油、動(dòng)力、食品、輕工、原子能、制藥、航空及其它許多工業(yè)部門(mén)廣泛使用的一種通用工藝設(shè)備。由于能源價(jià)格飆升，對(duì)換熱器的強(qiáng)化傳熱研究一直備受關(guān)注。管殼式換熱器由于結(jié)構(gòu)可靠、技術(shù)成熟、適用面廣，是目前國(guó)內(nèi)外換熱設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)形式。管殼式換熱器多采用單弓形折流板，和圓管管束結(jié)構(gòu)，該換熱器制造相對(duì)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)、處理量大，但殼側(cè)流動(dòng)阻力大，實(shí)際傳熱效果遠(yuǎn)低于理論值。 為了提高整個(gè)換熱器的綜合傳熱性能，本文將低流阻、高傳熱效率的

2、殼程傳熱支撐結(jié)構(gòu)與高效強(qiáng)化傳熱管相結(jié)合，從實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬兩方面對(duì)傳熱過(guò)程進(jìn)行了研究，研究的主要內(nèi)容如下： ⑴ 表面強(qiáng)化傳熱通常已被用于工藝過(guò)程并改善傳熱設(shè)備的整體性能。本文研究了圓管換熱器、波節(jié)管換熱器和螺旋波紋管換熱器的傳熱性能并做了對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了在雷諾數(shù)從5000到30000的范圍內(nèi)波節(jié)管對(duì)換熱器的對(duì)流強(qiáng)化傳熱非常有效。與圓管相比，波節(jié)管管內(nèi)換熱系數(shù)提高了167.8％，螺旋波紋管提高了60.2％。 ⑵ 在研究換

3、熱器殼程結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，研究發(fā)現(xiàn)折流桿換熱器比折流板換熱器具有更低的壓力損失和更高的傳熱系數(shù)。同時(shí)折流桿換熱器還具有好的抗震性能、防結(jié)垢等優(yōu)點(diǎn)。折流柵作支撐元件時(shí)殼程壓力降要比采用折流板的換熱器小20％～60％，傳熱系數(shù)反而可提高18％～55％。 ⑶ 折流桿和折流板的間距對(duì)換熱器的總傳熱系數(shù)有重要的影響。通過(guò)對(duì)比支撐元件間距為14.2cm、19.4cm、24.2cm的換熱器，發(fā)現(xiàn)間距越小對(duì)傳熱越有利。 ⑷ 運(yùn)用VC++編程