【摘 要】
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采用弓形折流板的管壳式换热器因其结构简单、制造维护方便及传热效果较好等优点一直被广泛采用,尤其在大型化工企业中应用更多。在管壳式换热器的壳程设置折流板可以得到较好
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采用弓形折流板的管壳式换热器因其结构简单、制造维护方便及传热效果较好等优点一直被广泛采用,尤其在大型化工企业中应用更多。在管壳式换热器的壳程设置折流板可以得到较好的壳程传热效果,此时壳程流体反复横向冲刷管束,增大了流体的湍动,提高了壳程传热系数,同时对传热管起支承作用。但这种结构和流体的流动方式存在着如下的缺点:①流体反复冲刷管束,容易激发管束振动,导致换热管破坏;②壳程压降较大,不利节能;③折流板背侧存在有流动死区,从而导致传热效果降低,对防垢、防腐也不利。而在弓形折流板上开孔或对管孔扩孔,能在一定程度上克服上述不足,是一种简单易行的提高传热效率的方式。
本文对弓形折流板的管桥开孔和管孔扩孔进行了优化试验。对选定的结构方案做了传热与流阻性能对比评价;然后,通过试验测得的数据,利用线性回归法对优化结构的折流板管束建立了努塞尔数Nu和阻力系数ξ的关联式。最后采用Webb方法,对优化的折流板管束方案进一步作了传热和阻力性能评价。
试验数据和对比分析评价表明:①在管桥开孔优化试验中,方案12-Φ8结构(其开孔总面积/圆缺面积为0.25)较优。与未开孔折流板管束相比,此方案的对数平均温差△t■,传热量Q及综合性能指标α0/△P均有不同程度的提高,其增幅分别为:3.47~5.18%(2.15~2.47℃)、3.16~3.93%和20.96~25%;壳程压降△P有明显降低,其降幅为19.43~21.65%;壳程传热与阻力综合性能Nu。/ξ。0.29也提高了4.5~8.5%。②在管孔扩孔优化试验中,方案5-Φ21结构(其扩孔总面积/圆缺面积为0.13)较优。相对于未扩孔折流板管束而言,壳程换热系数α0、对数平均温差△t■、传热量Q以及综合性能指标α0/△P均有不同程度的提高,其增幅分别为:1.2~5.5%、1.5~2.8%(0.72~1.5℃)、3.2~5.5%和11.5~18.2%;壳程压降△P降低8.5~10.7%;壳程传热阻力综合性能指标(Nu。/ξ。0.29)提高4.5~7.0%。
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