绝热状态下板壳式换热器壳侧的流型与压降

吴鹏飞，王科，赵珏

（中国石油大学（北京）机械与储运工程学院，过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室，北京102249）

引 言

热交换器是石油、化工、核能等工业应用领域中的主要设备之一，是合理利用与节约现有能源、开发新能源的关键设备，发展高效的热交换器能够有效地提高能源利用率，是解决能源问题与环境问题的重要途径。板壳式热交换器作为一种新型换热器[1-2]，集合了管壳式换热器和板式换热器的优点，具有高的传热效率、能够耐高温高压、结构紧凑以及质量轻，并且弥补了板式换热器应力分布不均匀的缺点[3-4]。优良的性能使得板壳式换热器能够适用于多种复杂的工况，如压缩机级间冷却、浮式海上石油平台、有机朗肯循环发电装置等。

国内外学者针对板式换热器内流型和压降开展了广泛的研究。在单相流动形态中，Focke 等[5]、Dović等[6]、Zimmerer等[7]采用可视化的实验方法发现波纹通道内流动主要由两种形式组成：沿主流方向的纵向螺旋流动（Z 字形流动）和沿波纹方向的沟槽流动（L 字形流动）。栾志坚等[8]的研究表明随着波纹倾角由小变大，通道中的流动形态由“两组交叉流”转变成“曲折流”。众多研究者[9-16]的结果表明流型与波纹形状、波长、板间距、水力直径、流动方向有关。Nilpueng 等研究了不同相位角条件下的气液两相流流型[13]，实验研究了垂直向上和垂直向下的两相流动形态，发现不同的流动方向也会导致流型的差异[14]。大部分研究者[10,12-16]大致将气-液两相流型划分为泡状流、弹状流、膜状流和搅拌流。……