双螺旋结构螺旋折流板换热器试验研究
螺旋折流板换热器的总换热系数和压降的研究
在两个折流通道变向过渡区域 ,流体取最 短路程斜 向前
进 ,就形成一个介质相对静止 的三 角形区域 ,导致换 热
效率低。螺旋折 流板换热器是将折流 板布置成近 似的螺 旋面 ,使换 热器中 的壳 侧流体 实现连 续 的螺 旋状 流动 , 有效地降低了壳程的流动阻力 和强 化了传热 。
求 ,同时消耗较小 的动 力。螺旋折流 板换 热器是应 这些 要求在 当前 工程 实践 中 出现 的较 为先 进 的一种 换 热器
热器传 热效果 更好 。
【 关键词】 螺旋折流板 弓 形折流板 螺旋角 总传热系数
-■‘ _ I I .
一
、
刖 置
体内垂直于换热管束,使壳侧形成若干个并列折返通
道 ,介质急剧改变流向必然产 生严重的 压力损耗 ,同时
换热器是工业生产 中的一 种重要设备 。在 化工 、石 油化学 、食品等行业 中有着广 泛的应用。在石 油化 工行 业 中主要采用管壳式换热 器 ,弓形折流板换热 器最 为常 用 ( 见图 1 。随着工业 的发展 ,节能越来越重要 ,对换 ) 热器的要 求也 越来 越 严格 ,不 仅希望 换 热效 率达 到 要
括 :①冷水 的储罐 。②热水 的储罐 及加热 系统。③热油
b o
的储罐及加热部分。④循环 动力系统。试验流程 图见 图
3
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宫 宫
壁 £ 幽
图 4 流 量 一压降关 系
螺旋 角为 3。 4。 ,切 向速度大 于轴 向速度 ,螺 0与 0时
图 3 试 验流 程 图
1 热流体储罐 2 换热器 . . 4 冷水储罐 5 截止阀 6 流量计 . . . 3 温度计 . 7 压力表 . 8 泵 .
不同螺旋角的螺旋折流板换热器性能试验研究_商丽艳
试验研究不同螺旋角的螺旋折流板换热器性能试验研究商丽艳1,李萍1,陈保东1,潘振1,晏永飞1,郝丹2(1.辽宁石油化工大学,辽宁抚顺113001;2.大庆石化公司水气厂,黑龙江大庆163714)摘要:对螺旋角为12b,18b,30b,40b的单螺旋折流板换热器进行传热性能和壳程压力降性能测试,并应用英国传热协会的换热器计算软件对螺旋折流板换热器进行计算,得到了相应结构下的总传热系数和压力降。
然后通过对试验数据的整理分析,并进行曲线回归,得到了壳程对流换热系数和压力降的经验计算公式,该公式可以为螺旋折流板换热器设计计算和数值模拟提供一定的参考价值。
关键词:换热器;螺旋折流板;螺旋角;传热系数;压力降中图分类号:TQ051.5;TQ050.2文献标识码:A文章编号:1001-4837(2008)04-0009-03Study of H eat Transfer Character of Shelf and Tude H eatExchangers w ith D ifferent Spiral BafflesSHANG Li-yan1,LI P ing1,CHEN Bao-dong1,PAN Zhen1,YAN Yong-fe i1,HAO Dan2 (1.Liaoning Sh i h ua U niversity,Fushun113001,China;2.W ater and A ir P lant o fD aqing Petroche m ica l Co m pany,Daqi n g163714,Ch i n a)Abst ract:Perfor m ance test o f heat transfer and pressure drop w as done i n the sp iral baffle heat exchang-ers w ith spiral ang le of12b,18b,30b and40b.Apply i n g a so ft w are of B ritish H eat Transfer A ssoc iation, the value o f heat coe fficient and pressure dr op were obta i n ed.Then through the co llation o f experi m enta l data analysis,and reg ressi o n curves,w e ob tained so m e experience for m u las of shell-side heat transfer coeffic i e nt and pressure drop,these for m u l a s cou l d prov ide w ith so m e reference va l u e for sp iral baffle heat exchanger design and num erica l si m ulati o n.K ey w ords:heat exchanger;sp ira l baffle;spira l ang le;heat transfer coe fficien;t pressure dr op1前言近年来的研究表明,螺旋折流板换热器的螺旋折流板使流体在壳侧呈连续柱塞状螺旋流动[1](即pl u g流),不会出现传统折流板换热器内的流动/死区0,并且由于旋流产生的涡与管束传热界面边界层相互作用,使湍流度大幅度增强,有利于提高壳侧传热膜系数。
螺旋折流板换热器传热和流动性能分析
94在化工装置中管壳式换热器型式众多,当壳侧流体流量大且压降限制严格时,通常会采用双弓形折流板形式。
但是双弓形折流板在支撑结构和流动方式上存在诸多缺陷:壳侧流动存在冲刷不充分的流动死区、死区内局部换热系数低,壳侧整体换热不均匀,同时死区容易结垢,威胁换热设备的安全运行[1]。
为了提高壳侧单位压降下传热和避免壳侧由于沉积污垢造成的腐蚀泄漏,工业应用中越来越多的采用螺旋折流板代替壳侧弓形折流板,使壳侧在螺旋折流板引导下形成复杂的螺旋流形态,提高管束间的流速、实现壳体横向截面流体充分混合同时壳侧压降不增加,从而达到强化传热的目的[2]。
工程应用中最多采用的为四片式螺旋折流板结构,见图1,螺旋折流板一个螺旋节距的长度上是由四片式扇形板片按一定的安装倾角上、下、左、右交错排列而成,再用定距管将其定位,使其形成螺旋状[3]。
但是四片式螺旋折流板结构为非连续螺旋折流,中间相邻板片间会出现三角形的漏流区,严重削弱了传热能力[4]。
针对四片式螺旋折流板三角区短路漏流的缺点,中国石化工程建设公司联合抚顺化工机械设备制造有限公司和辽宁石油大学提出了一种新型的六片式螺旋折流板换热器型式,并获得专利授权[5]。
图1 四片式螺旋折流板 图2 六片式螺旋折流板1 模型设置1.1 几何模型三维数值模拟用SolidWorks分别建立尺寸180x1200mm下六片式螺旋折流板、四片式螺旋折流板和双弓折流板结构,设备型式BEM,水平安装,10mm换热管,正方形布管,换热管间距13mm,布108根换热管,换热器所有材质均采用碳钢。
双弓折流板结构采用16块折流板,间距60mm。
六片式螺旋折流板和四片式螺旋折流板都采用10度螺旋角,搭接度42%[6]。
由于管束元件较多,内部结构复杂,本文对换热器的结构进行适当简化如下:(1)认为换热管与折流板、筒体与折流板和管束与壳体都为紧密切合,忽略流体通过缝隙渗螺旋折流板换热器传热和流动性能分析宁静 中国石化工程建设有限公司 北京 100101 摘要:利用CFD分析软件FLUENT,研究10度螺旋角条件下,六片式螺旋折流板换热器和常见四片式螺旋折流板换热器传热和流动特性,并与双弓形折流板换热器进行对比。
无短路区新型螺旋折流板换热器换热性能的实验研究
b . 一 . ,wh c fe t ey i p o e h e tta se e f r n e o h eia a f d y7 9 9 7 ih efci l m r v st e h a r n frp ro ma c ft e h l lb fl v c e h a x h n e . t o g h h l sd r s u e d o o r s o dn l n r a e ,t ei c e e t e te c a g r Alh u h t e s el iep e s r r p c re p n ig y i ce s s h n r m n —
h l a ' a fe e t e c a g r w i ey u e n i d s r l p o e s s wa mp o e y u i g f l e i l fl d h a x h n e d l s d i n u t i r c s e s i r v d b sn o d c b a
意义.
关 键词 :螺 旋折 流板换 热 器 ; 面折 流板 ; 场优化 ; 能 折 流 节 中图分 类号 :T 2 文 献标 志码 :A 文 章编 号 :0 5 —8 X(O 2 0 -0 20 K1 4 2 39 7 2 1 ) 90 1 -4 Ex e i e to e tTr n f r Pe f r a e o e i a f e p r m n n H a a s e r o m nc fH lc lBa f d l
o h u o r c n u p i n i e s t a , wh c a e i n r d c mp r d wi h f t e p mp p we o s m t s l s h n 2 W o ih c n b g o e o a e t t e h
单螺旋和双螺旋折流板换热器性能的研究
螺旋折流板换热器传热系数与压降实验研究
第 3 5卷 第 5期 20 0 6年 9月
石
油
化
工
设
备
PE TRO- CHEM I CAL EQUI ENT PM
Vo1 3 NO. .5 5 S pt 2 6 e . 00
文 章 编 号 :1 0—4 6 2 0 )50 0 —3 0 07 6 (0 60 —0 50
t o f iinthe tta mi so n e s r o n s ia fl d he te c ng r So ec l u a he c e fc e a r ns s i n a d pr s u e dr p i p r lba fe a x ha e . m a c l — to fc f iinthe t ta m ison a es ur o r v n. i ns o oe fc e a r ns s i nd pr s e dr p a e gi e The e c lul ton r vi e — s a c a i s p o de r f e e c o ys e sm u a i n a s g o r n e f r s t m i l to nd de i n c mput ton. ai
l pdp rl l h r sp o [ . h t nent n l a o e aal emoy h n A] T e7hItr ai a Het o et o Pp y oim [ . eu Koe :HetPp et n Koe ieS mp s u c] Jj, ra a ieS ci , ra o
2 O世 纪 6 O年 代 , 于 弓形 折 流板 换 热 器 的结 基
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构 , 改 变折 流板 布置 方 式 的角 度 提 出 了 螺旋 折 流 从
螺旋折流板换热器壳程传热和压降的实验研究
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螺旋折流板换热器论文:螺旋折流板换热器的性能研究及结构优化
螺旋折流板换热器论文:螺旋折流板换热器的性能研究及结构优化【中文摘要】本文采用Fluent软件,对弓形折流板、连续型螺旋折流板、传统型1/4螺旋折流板以及新型1/4螺旋折流板换热器进行了数值模拟,系统地研究了不同换热器壳程的内部场、换热性能、阻力性能以及综合性能。
采用弓形折流板换热器进行了网格无关性研究,确定了1.7mm的网格无关尺寸。
针对1/4螺旋折流板换热器壳体中心和相邻折流板之间存在的漏流及壳程进出口压降过大的现象,提出了加宽折流板及倾斜壳程进出口管的改进措施。
根据模拟结果,得出以下结论:1/4螺旋折流板换热器最佳螺旋角范围为25°-36°,连续型螺旋折流板换热器的综合性能最优,其值是传统型1/4螺旋折流板换热器的1.018-1.052倍,新型1/4螺旋折流板换热器的综合性能是传统型1/4螺旋折流板换热器的1.05倍左右,而弓形折流板换热器是传统型1/4螺旋折流板换热器的0.534-0.573倍。
同时本文还给出了不同螺旋折流板换热器壳程的努赛尔数(Nu)及阻力系数(f)与雷诺数(Re)的关系式。
最后,本文设计并制造了一台新型1/4螺旋折流板换热器进行实验研究,得到总换热系数和壳程压力降的实验值与模拟值的误差分别在-7.62%-2.35%之间以及15%左右,进一步验证了本文数值模拟结果的正确性。
【英文摘要】A research of numerical simulation on heat exchanger with bow-shaped baffles, heat exchanger withcontinuous helical baffles, traditional heat exchanger with 1/4 helical baffles and new type heat exchanger with 1/4 helical baffles by using Fluent software has been done in this paper. This paper do a research on the internal flow field, heat transfer performance, resistant performance and comprehensive performance in the shell side systematically. With themesh-independent of heat exchanger with bow-shaped baffles verified, the mesh size are defined as 1.7mm. For not only leakage problem in the center of shell side and between baffles, but also high pressure drop in the import and export of shell side of the heat exchanger with 1/4 helical baffles, some measures that widen the baffles and tilt the import and export of the shell tube have been proposed in this paper.According to the simulation results, it comes to following conclusions:the best helix angle of heat exchanger with helical baffles ranges from 25°to 36°. When it comes to the comprehensive performance, heat exchanger with continuous helical baffles is the best, the value is 1.018~1.052 times better than traditional heat exchanger with 1/4 helical baffles, the comprehensive performance of new type heat exchanger with 1/4 helical baffles is about 1.05 times better than traditional heat exchanger with 1/4 helical baffles, but the value of heatexchanger with bow-shaped baffles is 0.534~0.573 times than traditional heat exchanger with 1/4 helical baffles. Meanwhile, the relationships between Nusselt number(Nu) and resistant coefficient(f) with Reynolds number(Re) have been established in this paper. In the end, an experimental study was done on new type heat exchanger with 1/4 helical baffles after been designed and manufactured, then it comes to the conclusions that the heat transfer coefficient at both of the tube and the pressure drop on the shell side deviate-7.62%~2.35% and about 15% between experimental values and simulation values, validating the correctness of the numerical simulation in this paper further.【关键词】螺旋折流板换热器螺旋角数值模拟性能研究结构优化【英文关键词】heat exchanger with helical baffles helix angle numerical simulation performance study structural optimization【备注】在线加好友索购全文:1-3-9-9.38-8-4-8同时提供论文写作一对一指导和论文发表委托服务。
螺旋折流板换热器壳程流动与传热数值模拟研究
收稿日期:2005203208;修改稿收到日期:2005205209。
作者简介:徐百平(1969-),博士,副教授。
研究方向为化工过程强化传热与节能,高分子材料加工动力学模拟仿真,传热过程的热力学效能评价。
在国内外核心刊物发表论文30余篇。
螺旋折流板换热器壳程流动与传热数值模拟研究徐百平1,2,王铭伟3,江 楠1,朱冬生2(1.华南理工大学工业装备与控制工程学院,广州510640;2.华南理工大学能源与化工学院;3.空军航空大学)摘要 借助F luent 软件,建立了螺旋折流板换热器壳程通道的三维物理模型,采用RNG k 2E 模型,对壳程内的流动与传热进行了数值模拟研究,得到了不同雷诺数下换热器内的速度矢量、温度分布,即平均阻力系数及Nu 数。
结果发现,壳程的流动为近螺旋线流动,存在局部回流与流线短路;流体在折流板迎风侧的流动较理想,但背风侧流动需要进一步改善。
类比定律分析表明,螺旋折流板换热器的流动虽然比弓形折流板理想,但还远没有达到理想的协同状态。
关键词:螺旋折流板 换热器 流体流动 传热 数值模拟1 前 言螺旋折流板换热器自1990年出现以来,由于其流动与传热优势得到了日益广泛的应用[1]。
目前,国内二十几家炼油厂都采用了这种新的换热器结构来替代传统的列管式换热器,有效地解决了结垢与管子振动等问题,降低了系统操作的压力降[2]。
为进一步揭示壳程的流动与传热特性,王素华等[3]采用PLDV 激光测速仪对螺旋折流板换热器内部的流场进行了流动特性研究,得到不同螺旋倾角的影响规律。
但是,由于换热器结构的多样性及设计针对的具体场合也不同,传统的基于相似理论的设计方法及实验手段已远不能满足要求。
随着计算机技术的日益发展,基于计算流体动力学(CFD)数值模拟技术的设计方法已显示出强大的生命力,使得基于一定前提的理论模拟与实验研究相结合的优化设计方法成为可能。
由于这种方法费用低、速度快、容易实现参数化分析以及减少人力物力的投入,使得人们能够借助微分方程组来实时模拟实际过程,有时甚至可以发现实验难以捕捉的现象,并为进一步优化设计打下基础,因此,往往成为解决工程实际问题研究的首选手段。
不同螺旋角的螺旋折流板换热器性能试验研究
S ud fH e tTr n f r Cha a tr o hefa t y o a a se r ce fS l nd Tude He t a Ex ha g r t fe e tS r lBa e c n e s wih Di r n pia f s l
行研 究 得 出 , 同条 件 下 与传 统 弓形 折 流 板 换 热 器 相
1 前 言
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
相 比, 热器 的传 热 系数提 高 18倍 , 动阻 力 降低 换 . 流 2 % 。陈 世 醒 等 ,研 究 发 现 , 于 水 这 样 的低 粘 5 4 对 度 流体 , 同流量 单位 压 降 的壳 程对 流换 热 系数 , 相 螺
压 力 降 的经 验计 算公 式 , 该公 式 可 以为 螺旋 折 流板换 热器设 计计 算 和 数值 模 拟 提供 一定 的参考 价
值。
关键词 : 热 器 ; 换 螺旋 折 流板 ; 螺旋 角 ; 热 系数 ; 力降 传 压
中图分类号 :Q 5 . ;Q 5 . T 0 15 T 0 0 2 文 献标 识码 : A 文章编 号 :0 1- 8 7 20 )4— 09- 3 10 4 3 (0 8 0 0 0 0
摘 要: 对螺 旋 角为 1 。 1 。 3 。4 。 2 ,8 ,0 ,0 的单螺旋 折 流板换 热器 进行 传 热性 能和 壳程 压力 降性 能测 试 ,
并应用英国传热协会 的换热器计算软件对螺旋折流板换热器进行计算 , 得到 了相应结构下 的总传 热 系数 和压 力 降。然 后通 过对 试验 数据 的整理分 析 , 并进 行 曲线 回归 , 到 了壳程对 流换 热 系数和 得
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不 同螺旋 角的螺旋 折流板换热器性能试验研究
不同螺旋角螺旋折流板换热器壳侧传热性能研究
20 0 6年 8月
文 章 编 号 :0 72 5 (0 6 0—0 50 10 —8 3 20 )40 6 —4
不 同螺 旋 角 螺 旋 折 流 板 换 热 器 壳 侧 传 热 性 能 研 究
孙 洪 涛
( 中国石油天然气股份公司 前郭石化分公司 , 吉林 松原 18 0 ) 3 0 8
维普资讯
第2 3卷
第 4期
吉 林 化 r 学 院 学 报 =
J I L O I N I TI O / NA F JLl NS TUT F CH E O EMI AI TE { 0L GY C CIN 0
VO . 3 NO 4 I2 . Au 2 0 g. 0 6
型折 流 板 换 热 器 , 且 随 着 螺 旋 角 的增 大 而 增 而 大 , 得 出 4 / 8 并 07 10为 最 佳 螺 旋 角 , 于 4 / 1 大 O7 【
热器是一种 传统 的管壳 式换热 器 , 弓型折 流 但 板换 热器的这种结 构存 在着壳侧流体流动方 向 改变频 繁 , 程压 降较 大 , 出现 流动死 区 、 沿 易 旁
螺旋折 流板 换热 器 的设 计指 导思想 是改 变传 统 弓形折 流板 的 Z形 流 动 方式 , 法 将 折 流板 设 设
计成与管束有一个倾斜角度 , 布置成近似的螺旋
cnk 对于有无 中心管 的相同角度和结构( asv 壳体
内径 与 中心 管 外径 之 比为 5 3 的 螺 旋 折流 板 换 .) 热 器 进 行 了 试 验 . 究 结 果 表 明 : 相 同 的 R 研 在 e
收稿 日期 :0 6—0 20 7—1 2 作者简介 : 孙洪涛( 9 2 , , 17 一)男 吉林松原人 , 中国石油天然气股 份公 司前郭石化分 公司工程 师 , 在读 硕士, 主要从事 机械工程方面的研究 .
螺旋折流板换热器热态实验研究
布 置 。换 热 管 材 料 导 热 系 数 为 :6 7 ( ・K) 3 . w/ m 。
壶 I 击 :十 十+ 鲁 ,
其 中管 壁 热 阻 R 一 (o 2 )n d/ 。 为 换 热 管 导 热 系 数 , 为 d/ X l(o d) Rf 污 垢 热 阻 。a 为 管 内对 流 换 热 系 数 , 用 Diu — B etr公 式 计 算 : . 采 t s ol t e Nu
( ) 程 换 热 系 数 5壳
N u= B e R Pr/
1进 水 管 ; 2冷 水 箱 ;3 水 口 ; 排 4泵 ; 5换 热 器 ; 6泵 ; 7热 水 箱 ; 8加
式和阻力计算 关联式 , 自行 编 制设 计 计 算 软 件 提 供 了 依 据 ] 。
1 换 热 器 试 验 研 究
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螺旋叶片折流板换热器的壳程传热性能研究
管壳式换热器 由于制造方便, 可适应较大的温 度和压力变化环境, 因而在工业生产上被广泛应用 … 在我 国的石油化工设备中 8 0 % 管壳式换热器 目 前仍采用弓形折流板光管结构 ,但是这种结构传热 效果差 ,壳程压降大,增加了工业生产成本 。与传 统 的弓形折 流板 换热 器相 比 ,螺旋 折流 板换 热器 由 于其具有换热效果好 、壳侧压降小 、管束不易结垢 以及能 防止管束流体诱导振动等诸 多优点, 从而受 到工业 界 的关 注 。 螺旋折流板包括连续性螺旋折流板和搭接型螺 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 接 型螺 旋折 流板 则是 采用 一 系列扇 形平 板来 代替 曲 面依次连接 , 在壳程内形成近似的螺旋面 ,在轴 向 两个相 似位 置处 的两块扇 形平 板 间的距 离 即为一 个 螺距p 。而理想 的连续性螺旋折流板在实际加工 中
Ab s t r a c t :I n o r d e r t o r e s e a r c h t h e s h e l 1 . s i d e h e a t t r a n s f e r p e r f o r ma n c e i n h e l i c a l b l a d e b a f n e h e a t e x c h a n g e r , t h e
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 1 1 3 0 0 1 )
摘
要 :为研究螺旋 叶片折流板换热器壳程传热性能 , 通过 F L U E N T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 键 词 :数值模拟 ;螺旋 叶片 ;螺旋角 ;综合性能
不同螺旋折流板换热器壳侧流动的数值研究
压 力和速 度 耦合采 用 Sm l 法。 结果认 为 ,螺旋折 流板 换 热器 的传 热及 阻力性 能低 于 弓形 折 流 i pe算 板换 热器 , 椭 圆螺旋 折流板 换 热器 的传 热 性能及 压 力 损 失最 小 ,其次 是 扇 形 螺旋 折 流板 换 热 器 , 扇形 螺旋折 流板换 热器 的壳程传 热及 阻力性 能最 高。 关键 词 螺 旋折流 板 换热器 壳程流体 传 热 数值模 拟
螺旋 折流 板换热器 的研 究工 作多数 以扇形 折 流板结
下应大 于 扇 形 螺旋 折 流 板 的 夹 角 且 在壳 体 横
截面 上 的 投影 为 10 ,一个 完 整 螺 旋 由 3块 折 流 2。 板 组成 。 扇 形 和 扇形 螺旋折 流板 的实 际形 状并 不是通 常所说 的圆形扇形 ,而 是椭 圆形扇形 。之所 以称之 为扇形 折流 板 ,是 因为其 在换 热器壳 体横截
面上 的投影是 严 格 的 圆形 扇 形 。 由图 1可 以看 出 ,
一
构 为主 ,研究 中主要 分析螺 旋折 流板换 热器 与 弓形
折 流板换 热器在性 能上 的差 异 j ,以及结 构 和操
作 参数对 螺旋折 流板 换热器 性能 的影 响
。
在 已有 的研 究工 作 中 ,关于 不 同螺 旋折 流板结
构 对换热 器性 能 影 响 的报 道 并 不 多 见¨ ” 。笔者
块完 整 的椭 圆 圆板最 多可 以加 工 出 2块 扇形 或 扇形 螺旋折 流板 ,而 同样 的板 材却 可 以加 工 出 4
采 用数值 模 拟方 法 ,运 用 大 型 C D 分 析 软 件 Fu F l.
et n,研究 了 椭 圆螺 旋 折 流 板 换 热 器 、 扇形 螺
螺旋折流板换热器流动特性研究
第14卷 第1期 石油化工高等学校学报 Vol.14 No.12001年3月 J OU RNAL OF PETROCHEM ICAL UN IV ERSITIES Mar.2001 文章编号:1006-396X (2001)01-0064-04螺旋折流板换热器流动特性研究王素华, 王树立3, 赵志勇(抚顺石油学院化工机械系,辽宁抚顺113001)摘 要: 用激光测速仪详细测量了螺旋折流板换热器的流场特性,着重研究了旋流角对速度分布和对脉动速度的影响及其与流量的偶合关系,并对速度分布对换热性能及阻力的影响做了详细的分析和讨论。
模型换热器采用有机玻璃制作,壳体尺寸为<200mm ×6mm ×3000mm (外径×壁厚×长度),换热管外径为15mm ,共52根,均匀布置。
折流板倾斜角度取30,35,40,42°四种,双头布置。
实验介质为常温下自来水,流量测量采用转子流量计,流量范围为3~20m 3/h 。
一般情况下,随着旋流角的减小,切向速度分量增大,脉动速度也相应增大,有利于换热;流量增加使速度沿径向分布趋于均匀。
但螺旋角减小,流动损失也随之增加,尤其在旋流角小于35°以后,流动损失增加幅度加快。
综合考虑,建议使用螺旋板角度为35°。
关键词: 螺旋折流板; 换热器; 流动特性; 激光测速中图分类号: TQ051.5 文献标识码:A 传统的管壳式换热器多采用弓形折流板(图1),它的优点是结构简单、制造方便。
其缺点是:(1)流动死区大,换热系数小;(2)流动压降大。
为了解决上述问题,文献[1]提出了将折流板设计成与壳体横断面有一个倾斜角度,使流体在壳程旋转流动,称为螺旋折流板换热器(Heat exchanger with helical baffles ,图2)。
螺旋折流板换热器的设计思想是将折流板分成4块,首尾相接,与管束布置成一定的倾斜角度,形成螺旋流道。
螺旋折流板换热器的制造技术研究
E N E R G Y A N D E N E R G Y C O N S E R V A T I O N
i { I与
j } 圭
2 0 1 3年 3月
技术研 究
螺 旋 折 流 板 换 热器 的 制造 技 术研 究
宋 素 芳
促 进 螺 旋 折 流板 换 热 器 的研 究 。
关 键 词 : 换 热 器 ;螺 旋 折 流 板 ;下 料 ;钻 孔 ;制 造 技 术 中图 分 类 号 : T H1 6 4 文献 标 识 码 : A 文章 编 号 : 2 0 9 5 — 0 8 0 2 一 ( 2 0 1 3 ) 0 3 — 0 0 9 9 — 0 3
( 太原科技大学化学与生物工程学院 ,山西 太原 0 3 0 0 2 1 )
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,
已经 引起 了越 来越 多研 究 者 的 关 注 。 介 绍 了非 连 续 螺 旋 折 流板 换 热 器 和 连 续 螺 旋 折 流 板 换 热 器 的制 造 技 术 ,可 以 更 好 地
g o t mo r e a n d mo r e a t t e n t i o n o f r e s e a r c h e r s . I n t r o d u c e s t h e ma n u f a c t u r i n g t e c h n o l o g y o f t w o t y p e s o f h e a t e x c h a n g e r s r e s p e c t i v e l y wi t h d i s c o n t i n u o u s h e l i c a l b a f l f e s a n d c o n t i n u o u s h e l i c a l b ff a le s , wh i c h c a n b e t t e r p r o mo t e t h e s t u d y o f h e a t e x c h a n g e r s wi t h h e — l i c a l b a le f s . Ke y wo r d s :h e a t e x c h a n g e r s ;h e l i c a l b ff a l e s ;b l a n k i n g ;d r i l l i n g;f a b r i c a t i o n t e c h n o l o g y
化工原理实验报告_螺旋板
螺旋板换热器总传热系数的测定一、实验目的1. 熟悉螺旋板换热器的结构与特点。
2. 测定螺旋板换热器的总传热系数。
3. 了解水与空气流速对总传热系数的影响。
二、实验原理螺旋板式换热器是由两块薄金属板焊接在一块分隔挡板上并卷成螺旋形成的,两块薄金属板在器内形成两条螺旋形通道,在顶、底部上分别焊有盖板或封头。
进行换热时,冷、热流体分别进入两条通道,在器内作严格的逆流流动。
螺旋板式换热器的结构如图1所示。
螺旋板换热器的优点为:传热系数高,不易堵塞,可精密控制温度,结构紧凑。
缺点是:操作压强和温度不宜太高,不易检修。
适于液液换热。
图2为工业规模螺旋板换热器的制造现场图。
图1. 螺旋板换热器的结构示意图本实验采用热水-冷空气换热体系,总传热系数可由下式计算mt S QK ∆⋅=式中 Q ─传热速率,W ; S ─传热面积,m 2;∆t m ─对数平均温度差,︒C ; 12211221ln)()(t T t T t T t T t m -----=∆T 1, T 2─分别为热水的进、出口温度;t 1, t 2─分别为冷空气的进、出口温度。
通过螺旋板换热器间壁的传热速率,即冷空气通过换热器被加热的速率,用下式求得:)(12t t C m Q p a -=式中 m a ─空气的质量流量,kg ⋅s -1; 3600/a a a V m ρ⋅=C p ─空气在进、出口平均温度下的比热,J/kg ⋅︒CV a ─空气的体积流量,m 3⋅h -1ρa ─进口温度t 1条件下空气的密度,kg/m 3图2. 工业规模螺旋板换热器的制造现场图三、实验装臵图3 . 螺旋板换热器实验装臵流程示意图本实验装臵流程图如图3所示。
实验用螺旋板换热器的换热面积为0.8m 2。
四、实验步骤1.实验开始时,先打开仪表电源和热水恒温槽控温电源;2.等到热水温度指示为59~60︒C时,打开水泵电源,调节水流量至150L/h,运行一段时间,使管路系统达到热稳态;3.打开气泵电源开关,调节仪表柜上的旋钮,空气阀和空气稳压罐上的排空阀,将空气流量调至10m3/h,稳定一段时间,记录水与空气的进、出口温度。
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n a rd c h e k g nt on it ft a s a epae , oho s a s h h l i o a d c e u etela a e i e jit on so ef -h p lts b t ftee c u etes e1s ef w n h p h n h .d l
文章编号 :1 0 -0 52 0 )4 04 ・4 0 39 1 (0 7o ・5 70
双螺旋结构螺旋 折流板换热器试验研 究
高晓 东, 冯 霄 ( 西安 交通 大学 能 源与动 力工程 学院, 陕西 西安 7 0 4 ) 10 9
摘 要:螺旋折流 板换热 器中壳程的流动方式与单 弓形结构下 具有很大 的差 别,在采用扇形板拼接而成 的螺 旋折流 板结
Ex rm e a t pe i nt lS udy o lc lBa e a c ng rwih Do fHe i a f d He tEx ha e t ubl lc lS r t e l e He i a t uc ur
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GA O io d n , F X a -o g EN G io X a
h a x h g r c nsr t d wi i g e a d d be h lc a e s p r t l r t d e x e i n al,Th e e c a e t n o tuce t sn l Ou l e i a b m e a aey we e s id e p rme t y h n l u l e r s t h w ha, e ul s o t t whe h o me i m n t e s e 1sd swae d u d rt es meRe n mb r t ep e s r s n t e f w d u i h h l.i ei t ra n e a u e , h r s u e l n h d o d Nu n mb r i e s elsd ft e h a x h g rwi u e h lc 锄 e ae 9. r p a u e n t h l- ie o h e te c a e t do bl e i a b n h n h l 9% a d 1 1 r n 4 2%
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第 2 第 4期 1卷 2 o 年 8 月 o7
高 校化学工 程学报
竺
No4 . Vo - l 21
Au . 2 0 g 07
Ju a o h mia n ier go hns i o r l f e cl gnei f ieeunV n C E n C
构中采用双螺旋结构来布 置更 多的折流板,减少流体在扇形板拼接处的漏流 ,使壳程流体流动更 接近 于平推 流。分别以 重柴油和水作为壳程介质 ,对普通 螺旋折流板 以及双螺旋结构螺旋折流板的传热性能 、阻力性 能进行试验研 究,发现 双 螺旋结构在相 同 R e时 ,阻力提 高 99 .%和 61 ,Nu提高 l.2 和 l.2 o .5 41 1 。 ,同时可 以增大单位压降的 Nu 7 。 关键词:螺旋折流板 换热器;双螺旋结构 :传 热;阻力 中圈分类号 : 1 7 ;T 5 .:T 2 - X1 2 Q0 1 5 Q0 l3 文献标识码 :A
Th ra g m e tofd u l e ia a l l wss tig up mor fls i h h l- ie o h e te c n g r e ar e n o b e h l l b f e a o e n n c l eba e n t e s elsd fte h a x ha e
(co l f nryadP w r n ier g Xi nJ o n nvri , ’ 10 9 C ia S h o o E e o e gnei , ’ a t gU iesyXi 7 0 4 , hn) g n E n a i o t n a
Ab t a t Th h l-i e fo p te n i h e te c a g rw i lh lc a le i u t i e e tfo t ti sr c : e s e lsd w atr n te h a x h l n e t e ia b f1 sq ie d f r n m ha n l l i r t eh a x ha g rwi o e to a e m e fl.F rt e h lc a ne sr cu e m a e u i a -h p d h e te c n e t c nv n i n ls g nt h bafe o h e i a b f tu t r d p w t f s a e l h n
p ae ,t e c n tuci n ofd u e h l a fl r a g d i e s e lsd ft e h a x h g rwa r p s d. lt s h sr to o bl e il ba e a r e n t h l・i e o e te c a e sp o o e o c n h h n