螺旋折流板换热器研究进展

文章主要对螺旋折流板换热器的结构、性能及制造的研究进展进行了综述。螺旋折流板换热器主要有连续折流板和非连续螺旋折流板两种结构。相比于传统弓形折流板换热器,螺旋折流板换热器具有传热性能好,壳侧压力降小,抗振动,防止结垢,气固分离性能良好等优点。螺旋折流板制造加工相对困难,未来研究重点是简便、可靠的设计制造方法。     

折流板间距对六分螺旋折流板换热器壳程传热性能的影响

通过fluent软件在相同的进口速度、进口温度和换热管壁面温度下对不同折流板间距的六分螺旋折流板换热器模型进行壳程性能模拟,对折流板间距为50,55,60,65,70 mm且螺旋角都为10°的换热器的压降、传热系数和综合性能进行对比分析,最后通过JF因子来比较分析其壳程综合性能。研究结果表明：六分式螺旋折流板换热器的压降值随着折流板间距的增大而减小;传热系数随着折流板间距的增大而减小;综合性能随着折流板间距增大而增大。通过对JF因子的比较分析发现折流板间距为70 mm的六分螺旋折流板换热器的性能最优。     

螺旋折流板与弓形折流板换热器的性能比较

针对螺旋折流板换热器的折流板的角度提出了一些改进措施。在自行设计的换热原理试验台上,5#柴油走壳程,水走管程,分别对12°,18°的单螺旋和18°的双螺旋折流板和弓形折流板换热器的阻力和传热性能进行了试验研究。试验结果表明,螺旋折流板阻力只有弓形的30%,此外,在同样的压降下,螺旋折流板传热效率也提高10%。     

变螺旋角对新型螺旋折流板换热器的性能影响

新型螺旋折流板换热器采用折面折流板代替平面折流板,消除了换热器壳程相邻折流板搭接形成的三角漏流区,进而增强了传热效果。文中分别对螺旋角度为18°,27°,35°和40°,搭接量均为50%的(e=50%)新型螺旋折面折流板换热器进行了实验研究并分析其传热和阻力性能。实验结果表明:螺旋角为18°的螺旋折面折流板换热器传热性能最好,以Nu/f1/3作为综合性能评价指标时,其综合性能最优。     

三维肋翅片管在螺旋折流板换热器中的应用研究

本文研究了三维肋翅片管在螺旋折流板换热器中应用的传热与压降性能,以水和VG32液压油为换热对象进行实验,并与弓形折流板光滑管换热器进行对比.在相同的Re下, 螺旋折流板三维肋翅片管换热器的Nu足弓形折流板光滑管换热器的5.03~5.96倍.在相同流量下,螺旋折流板三维肋翅片管换热器壳程压降稍大,但它的传热流阻性能比足弓形折流板光滑管换热器的2.78~3.66倍.实验结果表明:三维肋翅片管枉螺旋折流板换热器中应用具有最佳的传热流阻综合性能.     

螺旋折流板换热器折流板尺寸及相关计算

主要介绍了螺旋折流板换热器的结构特点、折流板的尺寸确定及定距管长度的计算。     

连续螺旋折流板换热器壳程流动与传热数值模拟

建立了连续螺旋折流板换热器三维模型并划分网格,采用分离式求解器、SIMPLE压力速度耦合方式与Realizable k-ε湍流模型,利用FLUENT软件对连续螺旋折流板换热器壳程流体流动与传热进行了模拟计算,得到壳程流体速度、压力与温度分布图,并与传统弓形折流板换热器作比较。螺旋折流板节距与弓形折流板间距相等时,螺旋折流板换热器壳程传热系数增加了25%左右,而压力降减小了18%左右。通过对不同螺旋角度的螺旋折流板换热器进行模拟分析,发现随螺旋角增大壳程传热系数和压力降都呈减小趋势,且壳程流体进口平均速度越大,作用越明显,故在实际工程中,盲目追求高的传热系数或低的压降都是不可取的。本数值模拟可为螺旋折流板换热器进一步的工程研究提供可靠的理论参考依据。     

螺旋折流板换热器在常减压蒸馏装置中的应用

在一定程度上换热器的选型不仅是会直接影响到换热网络能量的回收,还会直接对常减压装置的长期稳定所产生较大的影响。本文主要是通过对壳程介质分别为,脱前原油和减渣急冷油与减压渣油工艺流体的螺旋折流换热器以及弓形折流换热器的施工工艺进行计算,通过对螺旋折流换热器壳程的单位压力传热系数为更高,在一定程度上也考虑到了价格因素和性质的影响,为降低螺旋折流板换热器在常减压蒸馏装置所选择适合部位所采用换热器作为一定参考。     

CAD在螺旋折流板换热器折流板及定距管设计中的应用

简要介绍了螺旋折流板换热器的折流板及定距管尺寸的CAD计算方法。     

螺旋叶片折流板高效换热器性能研究

对比换热器壳程的传热和压降性能进行了5组参数下螺旋叶片折流板换热器传热性能试验,对其中一组螺旋角16°、折流板间距200螺旋叶片折流板换热器试验数据进行回归计算,获得其壳程传热系数和压力降的经验计算公式。     

固定折流板换热器的制造技术

固定管板换热器中折流板与筒体内壁焊接的结构能有效防止设备运行中管束的振动损伤,介绍了在对采用这种结构的某进口固定管板换热器进行国产化制造的过程中,由于结构空间限制所必须的制造技术。     

螺旋折流板管壳式换热器壳程传热性能及压降的研究

对螺旋折流板换热器和传统的弓形折流板换热器进行了壳程传热性能和壳程的阻力的对比,同时通过实验方法对30°、40°螺旋角的螺旋折流板换热器进行了壳程传热性能和壳程阻力的研究,得出螺旋折流板换热器的螺旋流动强化了传热,螺旋折流板换热器的壳程阻力比弓形折流板换热器的小。     

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Re时,阻力提高9.9%和6.15%,Nu提高14.12%和11.72%,同时可以增大单位压降的Nu.     

螺旋折流板冷凝器壳程传热性能研究

对螺旋角为25°、30°、40°的螺旋折流板冷凝器壳程传热性能和压降性能进行试验测试。通过对数据计算整理,在相同流量下,对螺旋折流板不开槽、开槽两种类型冷凝器的壳程传热系数及压降进行对比研究,优化螺旋角。研究表明,试验条件下,40°螺旋角的螺旋折流板冷凝器的综合传热性能要优于25°、30°螺旋角的螺旋折流板冷凝器;40°螺旋角且有泄流槽的螺旋折流板冷凝器传热综合性能又优于不开槽的螺旋折流板冷凝器。     

断续螺旋折流板在大直径换热器中的应用研究与展望

通过一个实例简要介绍断续螺旋折流板在大直径换热器中的应用状况。结果表明,大直径断续螺旋折流板换热器在壳程单位压降下的传热系数仍高于传统的弓形折流板换热器,但换热效率稍差。从结果的比较与分析中探讨该换热器换热效率稍差的原因及其解决方法,通过对不同螺旋角的螺旋折流板换热器的壳程传热系数和总传热系数的比较,得出螺旋角小的换热器换热性能较好,进而展望该换热器的应用前景     

多组螺旋叶片折流板换热器性能试验研究

进行了5组参数下螺旋叶片折流板换热器传热性能试验,对比壳程传热和压降性能,并对试验数据进行回归计算,获得其壳程传热系数和压力降的经验计算公式。结果可为螺旋叶片折流板换热器系统模拟和设计计算提供参考。     

1/4椭圆螺旋折流板换热器性能的数值模拟

运用大型CFD分析软件FLUENT在简化模型的基础上进行数值模拟,对比分析了1/4椭圆螺旋折流板换热器壳程的传热及阻力性能随螺旋角度变化的规律. 结果表明,在相同的操作条件下,1/4椭圆螺旋折流板换热器的传热及壳程阻力性能都随着螺旋角度的增大而减小,其中以螺旋角度为35o的综合传热性能最好. 此外,在相同的螺旋角下,1/4椭圆螺旋折流板换热器的综合性能优于1/4扇形螺旋折流板以及普通弓形折流板换热器.     

螺旋折流板换热器螺距计算的通用公式

螺旋折流板换热器在许多工程领域尤其是石油化工领域应用广泛。本文以四块板连续搭接型螺旋折流板换热器为例,推导出了其螺距的计算公式,进而扩展到n块板连续搭接型、完全连续型和交错搭接型。最后得出一个能用于任何种类螺旋折流板换热器螺距计算的通用计算公式。并对现有文献中采用的计算公式的局限性做了简要讨论。     

换热器折流板最大间距的探讨

本文以ＤＮ４００水－水换热器设计计算为例,说明ＧＢ１５１－８９《钢制管壳式换热器》中关于折流板的最大间距应不大于圆筒内直径的规定是不尽合理的,不利于壳程流体压力降的解降,并提出了相应的建议。     

当量螺旋角对三分螺旋折流板换热器性能的影响

提出了非连续螺旋折流板换热器的当量螺旋角定义,并建议以组合数ho/Δp1o/3来反映换热器的综合性能。对可拆卸芯体管束折流板的倾斜角为10°扇形、15°扇形、15°椭圆、20°扇形、20°扇形搭接的三分螺旋折流板换热器和弓形折流板换热器进行了传热和压降性能测试实验。实验结果表明:其中当量螺旋角最大的20°倾斜角扇形折流板方案的壳侧换热系数最高且压降较低,其综合性能指标ho/Δp1o/3比弓形折流板换热器的数值高26%左右;20°倾斜角扇形搭接方案与当量螺旋角相仿的15°倾斜角扇形方案的性能大致相当;15°扇形方案比当量螺旋角较小的15°椭圆方案的性能更高。可见对换热器的性能起决定作用的是当量螺旋角而不是倾斜角;实验预示在当量螺旋角更大的范围存在最佳值。