扭曲椭圆管管壳换热器壳程强化换热研究

发布时间：2021-08-17 23:45

　　扭曲椭圆管换热器相比于其他管壳式换热器具有更加优良的传热特性。现有扭曲椭圆管管壳式换热器中扭曲椭圆管管束向同一方向扭转,关于相邻扭曲管间不同扭转方向对管壳式换热器换热性能影响的研究未见报道。扭转方向相反的相邻扭曲管间的流体在扭曲管的诱导下沿着相同方向流动,有助于改善壳侧流体流动,促进壳侧冷热流体间的混合,因而可以提高换热器的换热性能。因此研究扭曲管扭转方向对管壳式换热器换热性能的影响对进一步提高换热器换热性能具有深远意义。本文通过数值模拟的方法研究了扭曲管扭转方向对管壳式换热器换热性能的影响。在分别保证短长轴比和扭距不变的情况下,分析了换热管束反扭布置和同扭布置对换热器速度场、温度场、阻力和换热的影响,对比了不同管束布置下的综合影响系数。结果表明扭曲椭圆管换热器管束反扭布置时对换热器壳程通道内流体流动与换热的影响比较显著,并且存在最佳的短长轴比和扭距能够使得换热器的整体换热性能更优。在扭距不变的情况下,短长轴比B/A为0.45时反扭布置强化传热性能最佳。当短长轴比为0.37时,不同管束布置下的努塞尔数Nu和综合影响系数h/ΔP^（1/3）间的最大差值达到9.23%和11.16%;当短长... 

【文章来源】：兰州交通大学甘肃省

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【学位级别】：硕士

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U型管式换热器结构图

兰州交通大学硕士学位论文-3-常方便，但是管内却很难清理，所以在使用过程中要求U型管式换热器的管内流体必须是比较清洁的流体，并且这种流体还应该不容易结垢。图1.1U型管式换热器结构图(2)固定管板式换热器固定管板式换热器的结构相比U型管式换热器的结构来说比较简单，管束之间比较紧凑，可以承受很大的压力。结构如图1.2所示，管程比较容易清洗，在换热管损坏时必须及时更换，不然会导致堵管。因为换热器的前后两个管板与壳体之间是焊接起来的，所以壳程不方便清洗，那么在使用过程就要求壳程流体介质是清洁的、不易结垢的。当换热管束与壳体之间的温差较大（60~70℃）时且壳体承受压力不太高时，可以加入补偿圈（又可以叫做膨胀节）减少热应力来吸收膨胀差。图1.2固定管板式换热器结构图(3)浮头式换热器浮头式换热器是通过改进固定管板式换热器的结构而来，管板只有一端与壳体固定连接在一起的，另一端可以自由移动。结构如图1.3。壳程流体与管程流体之间有温差时，管束和壳体之间不产生温差应力，因为壳体与换热管束之间有自由的对热膨胀。

扭曲椭圆管管壳换热器壳程强化换热研究-4-换热器后续还需要清洗和检修，所以浮头式换热器的浮头端特意设计成可以拆卸的。图1.3浮头式换热器结构图(4)填料函式换热器填料函式换热器结构如图1.4，与浮头式换热器一样，只有一端管板和壳体连接固定，另一端依靠填料函进行密封。换热管束可以自由膨胀，管壳间的温差引起的热应力可以忽略不计，并且管程和壳程都能清洗，所以填料函式比较适合应用在一些温差较大且需要经常更换换热管束的工作场合。但是填料函式换热器管板用填料函密封的一端容易引起泄露，所以壳程流体不能是易挥发、易燃易爆、有毒的介质。图1.4填料函式换热器结构图(5)扭曲椭圆管换热器扭曲椭圆管是一种新型的换热器，它是把传统的管壳式换热器的换热管束光管换成了椭圆扭曲管管束，并且去掉传统换热器壳程中的折流板，用扭曲椭圆管外缘螺旋线的点接触来实现管束自支撑。结构如图1.5所示。相比于传统管壳式换热器，扭曲椭圆管换热器的传热效果要更好，且产生的压降比较低。其几何参数主要包括：内椭圆长轴长，内椭圆短轴长，外椭圆长轴长，外椭圆短轴长以及扭距（椭圆型截面沿轴向


本文编号：3348746