三分螺旋折流板换热器2012

中国 • 南京
2020/12/31
周向重叠折流板的投影图
中国 • 南京
能源与环境学院
2020/12/31
总体传热系数随壳侧流量的变化
图例：
3200
数字是倾
斜角；
2800
2-是双头；
seg-弓形
2400
中国 • 南京
K / W m-2 K-1
能源与环境学院
2000
1600 1000
3000
seg
20°
0p.r0e6ssure
19200 19000
0.0148800
18600 18400 18200
0.0128000
17800 17600
11077420000
17000 16800
-0.0126600
16400 16200 16000
-0.0145800
15600
-0.06
0.06 0.08-0.06 -0.04 -0.02
能源与环境学院
相邻折流板交 界处逆向泄漏
2020/12/31
相邻折流板三角区的泄漏分析
在相邻折流板的三角 区有一排管子形成阻 尼作用。这对于减小 逆向泄漏有利。
中国 • 南京
螺旋流动方向
能源与环境学院
流 动 方 向
在相邻折流板的三角区处流 体由下而上携速度动压头向 上游通道流动，但遇到逆向 漏流的顶撞。
对称，扇 形能折源与流环板境学院
对称，扇 形折流板
2020/12/31
三分螺旋折流板换热器
中国 • 南京
1/3分区布管
1-壳体；2-管束；3-管板；4-折流板；5-进、出口接管 三分扇形螺旋折流板管壳式换热器本体
能源与环境学院
2020/12/31
貌似泄漏面积减少，但存在指向下一级的 漏流捷径，必然影响绕行主流的传热
能源与环境学院
中国 • 南京
能源与环境学院
中国 • 南京
能源与环境学院
中国 • 南京
能源与环境学院
中国 • 南京
相关类比
中国 • 南京
能源与环境学院
2020/12/31
陈亚平提出三分螺旋折流板方案
中国 • 南京
a. 1/3 分区布管; b. 中心无管位; c. 中心布管周向重叠
三分螺旋折流板的对称方案投影图
能源与环境学院
2020/12/31
Frame 001 18 Dec 2010 title
横切面
Frame 001 18 Dec 2010 title
中国 • 南京
Y Y
0.06 0.04 0.02
0 -0.02 -0.04 -0.06
-0.06 -0.04 -0.02
0 0.02
X
0.04
2
1.8
1.6
1.4 1.2
1 1
能源与环境学院
20°
24°
28°
32°
2-32°
2
3
4
M o / kg s-1
5
2020/12/31
结论
中国 • 南京
• 20°扇形折流板方案不仅综合指标(ho/Δp o)而且换热系数ho 的数值亦高于弓形折流板方案，而一般认为在同样壳体下， 弓形换热器的换热系数高于螺旋折流板换热器在相同流量下 的对应值。这是关键问题，因为对于用户来说是不可能接受 换热系数降低的方案，即使其压降很低；
• 20°扇形折流板方案是试验范围内的最佳方案，其综合指标 (ho/ Δp o)的平均值与弓形折流板换热器方案相比平均提高 108%；
• 倾斜角相同的双头螺旋折流板方案比单头方案的壳侧换热系 数和压降都有提高，其综合指标(ho/ Δp o)亦有所提高；
• 周向重叠三分螺旋折流板换热器的最佳倾斜角在20°左右， 而不是如一些文献对1/4螺旋折流板换热器的研究得出的 40°左右。对螺旋折流板的制作是福音。
pressure
19200 19000 18800 18600 18400 18200 18000 17800 17600 17400 17200 17000 16800 16600 16400 16200 16000 15800 15600
0 0.02 0.04 0.06 0.08
X
(左)折流板对称线；(右)相邻折流板交界处
中国 • 南京
h
o
Δp
-1 o
1100 1000 900 800 700 600 500 400 300
1
能源与环境学院
seg
20°
24°
28°
32°
2-32°
2
3
4
M o / kg s-1
5
2020/12/31
(ho/Δpo)/(ho/Δpo)seg指标随壳侧流量的变化
2.2
中国 •源自文库南京
(h o Δp o-1) (h o Δp o-1)-1seg
中国 • 南京
可见轴向搭接不利于强化传热！这是由陈 能源与折环境流学板院轴向搭亚接时平上首、先下提游出截的面之观间点X。型并缺口被处试的验漏证流实
2020/12/31
相关试验研究：试验件管芯照片
水-水换热 单头螺旋 • 20° • 24° • 28° • 32° 双头螺旋 • 32° 弓形
能源与环境学院
能源与环境学院
2020/12/31
数值模拟
中国 • 南京
左视图上切面位置和编号
(a) 折流板与拉杆 (b) 折流板与管束 (c) 壳体
能源与环境学院 周向重叠三分螺旋折流板换热器
2020/12/31
(上)主视图上折流板编号和切面位置 (下)偏心纵向切面E1上速度矢量+压力云图
中国 • 南京
单涡型迪恩涡
2020/12/31
中国 • 南京
由于此处有管 子的阻尼，相 邻折流板交界 处的短路受到 第二层六边形切面(见18页)展开图上速度矢量+压力云图 限制
能源与环境学院
2020/12/31
结论
中国 • 南京
• 正三角形排列布管是绝大多数管壳式换热器所 采用的首选结构。而三分螺旋折流板换热器正 好适合这种结构。周向重叠三分螺旋折流板管 壳式换热器是同时具有适合正三角形布管和防 短路的结构。
24°
28°
32°
2-32°
5000 7000 M o / kg s-1
9000 11000
2020/12/31
壳侧压降随壳侧流量的变化
55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5
1
能源与环境学院
Δp o / kPa
seg
20°
24°
28°
32°
2-32°
2
3
4
M o / kg s-1
中国 • 南京
5
2020/12/31
壳侧换热系数随壳侧压降的变化
18000
中国 • 南京
14000
h o / W m-2 K-1
10000
6000
2000 0
能源与环境学院
seg
20°
24°
28°
32°
2-32°
10 20 30 40 50 60
Δp o / kPa
2020/12/31
ho/Δpo综合指标随壳侧流量的变化