螺旋折流板换热器的研究
螺旋折流板换热器一种低压降换热器。虽然螺旋折流板换热器在国内的应用越来越多,但很多工艺计算往往依赖国外公司,主要因为是实验数据少,不足以归纳出螺旋绕流流动和传热关联式或者验证模拟结果。本论文针对螺旋折流板换热器,分别采用实验和数值模拟的方法研究其壳程流体的换热性能和流动阻力,提出螺旋流流动传热膜系数及阻力关联式,丰富流体流动和传热理论,并为螺旋折流板换热器的工程设计和应用提供参考。
在实验方面,利用大庆石油机械厂的实验装置,设计了不同螺旋角的螺旋折流板换热器和普通弓形折流板换热器,进行了不同试验工况下壳程流体的压力降和传热性能实验。考察了不同螺旋角度和螺距对螺旋折流板换热器壳程流体换热性能和流动阻力的影响。
在模拟方面,分别对螺旋折流板换热器和普通弓形折流板换热器应用FLUENT软件进行数值模拟,得到了与试验工况相同的壳程压力降和传热系数。将两种分析方法所得结果对比,压力降和传热系数数值计算误差分别在18％和15％之内。应用验证后的数值计算模型,研究了不同螺旋角度和螺距对壳程流体换热性能和流动阻力的影响。根据数值计算结果,参考普通弓形折流板换热器的关联式,拟合得到了螺旋折流板换热器壳程压力降和传热系数关联式。
考虑到换热器的结构放大效应,基于美国鲁姆斯公司(ABB LummusGlobal)对螺旋折流板换热器的设计结果对换热器壳程压力降和传热系数关联式进行了修正,为螺旋折流板换热器的设计和工程应用奠定了一定的基础。
管壳式换热器;螺旋折流板;压力降;传热强化;数值模拟
北京化工大学
硕士
化工过程机械
钱才富
2011
中文
TQ051.5
109
2011-08-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）