扭曲椭圆管换热器传热与压降性能的研究

同传统的换热器相比,新型扭曲椭圆管换热器具有较高的传热效率,较低的压降性能,较好的抗污垢等优点。它将会在石油化工领域中发挥重要的作用。本文对扭曲椭圆管的换热器所具有的特征进行了简要介绍,在此基础上对扭曲椭圆管的压降性能同管内外传热间的关系进行了分析研究。

扭曲椭圆管换热的壳程强化传热特性

通过搭建扭曲椭圆管换热器壳程传热与压降性能测试平台,对扭曲椭圆管换热器壳程传热与压降性能进行了实验测试,以实验数据为基础对前人得到的壳程传热与压降性能计算准则关系式的应用范围进行了分析,同时拟合得到了测试用扭曲椭圆管换热器壳程传热与压降性能计算准则关系式,设计了与测试扭曲椭圆管换热器结构类似的折流板换热器以及折流杆换热器,采用相关计算方法对换热器的传热与压降性能进行了计算和比较,并分析了3台换热器的综合性能,结果显示扭曲椭圆管换热器传热效果好、压降低,具有很好的工业应用前景。

扭曲管换热器壳程传热与压降性能的数值模拟

对扭曲椭圆管换热器壳程的流体流动和热量传递性能运用了可实现的k-ε模型进行了数值模拟,分析了不同的扭距对壳程传热性能的影响。结果显示努赛尔数和摩擦系数随着扭距的减小而增大。同时也分析了扭距对壳程总体传热性能的影响,结果表明壳程整体传热性能开始的时候随着扭距的增大而增大,随后随着扭距的增大而减小。并发现与相邻点相比,自支撑点的流速较小,温度较高,换热性能更好。在流道中可以发现较强的螺旋形流动,螺旋流的强度随着扭矩的减小而增大,同时能在椭圆形截面处发现不规则的二次流,二次流的大小随着扭矩的减小而增大。