垫条排列形式对缠绕管式换热器流动和传热性能的影响

发布时间：2021-07-28 02:09

　　针对缠绕管式换热器的结构特点,研究了垫条的不同排列形式对缠绕管式换热器流动和传热性能的影响。结果表明:当垫条交错式排布时,在黏性力的作用下低流速区域的流体会流向高流速区域,并且在垫条的附近有旋涡生成,增强了相邻管层间流体的相互作用。与没有垫条的模型相比,对齐分布的垫条和交错式的能够使压力降分别增大15.94%和39.03%。交错式分布的热性能参数大于1,而对齐分布的参数值小于1,表明交错式分布能够提高缠绕管式换热器的性能。但是垫条的数量对流动和传热的性能影响不大,当垫条的数量从12增加至15时努塞尔数Nu的变化范围是-1.0%～3.0%。 

【文章来源】：炼油技术与工程. 2020,50(10)

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【部分图文】：

图1 两种形式的缠绕管式换热器

垫条不同排列方式

两种形式的缠绕管式换热器在轴线方向上的速度云图和温度云图如图3～4所示。在计算过程中垫条的存在使壳侧有效流通面积减少。另外,垫条的排列方式也影响速度分布。从图3可知,与无垫条相比,有垫条的缠绕管式换热器速度更快,交错分布的速度最大。对于无垫条的模型,低速区集中在两个相邻管子之间轴线方向上。对于有垫条的模型,对齐分布两个相邻管子之间的径向速度变大,低速区主要在靠近垫条和两个相邻管子之间轴线方向上;但是,垫条交错分布时,有效改善了流动,因为流体选择性地轴向或者径向冲刷管束,低速区大大减少。无垫条的和有对齐分布垫条的模型温度分布相似(见图4)。但是,交错分布式的模型下游区温度变化很快,因为该排列方式的流动边界层比其他排列方式的薄。从以上结果可以得出,对齐分布的垫条对壳侧传热的影响不大,而交错式分布的不仅能够增强速度场的湍流,而且能够增强壳侧的传热。


本文编号：3306990