螺旋套管式换热器螺纹强化管程传热研究

基于实际工程应用，采用CFD软件，建立了内管为螺纹管的新型螺旋套管式换热器的三维实体模型，并使用管程流体与壳程流体耦合计算的方法进行模拟计算，重点分析了螺纹槽高和槽距等结构参数对管程流体流动与传热特性的影响。结果表明：螺纹的扰流和导流作用，改变了管程螺旋通道横截面上的二次流结构，除在横截面外侧区域形成一个不规则主涡外，还在截面内侧区域的近螺纹处产生了大小不一的附加涡旋。主涡和附加涡共同作用加剧了壁面和中心区流体的热质交换，强化了换热效果。在研究范围内（Re=8 000～40 000），螺旋套管式换热器内管采用螺纹管与内管采用光管相比换热效果提高了约36%～143%。螺纹槽高及槽距对管程流体传热影响较大，Nu和f随槽高的增加而增加，随槽距的增大而减小。