螺旋折流板换热器质心当量矩形通用计算模型

郑舒星，朱子龙，陈亚平，吴嘉峰

（东南大学能源与环境学院，低碳型建筑环境设备与系统节能教育部工程中心，江苏南京210096）

引 言

管壳式换热器是工业生产中常用的设备，Lutcha 等[1]发明的四分螺旋折流板换热器由于可以克服弓形折流板换热器的流动死区等缺陷，已逐步被国内外工业界所认可[2-4]。由于非连续螺旋折流板换热器的两相邻折流板之间存在V 形缺口，对换热器性能有影响，为此有多种改进结构被提出。Stehlik 等[5-6]建议采用轴向搭接来减少非连续折流板形成的相邻折流板之间三角区面积从而减少内部泄漏。但陈亚平[7]在分析了“首尾相接”和轴向搭接两种方案的相邻折流板缺口处两侧流体的流动方向后发现，轴向搭接方案的“X”形缺口在外侧三角区开启了由上游通道直接通往下游通道的短路捷径，不利于绕行的螺旋主流与管束的传热，因而是不合理的方案。曹兴等[8]得出四分螺旋折流板换热器搭接度分别为40%和50%的40°倾斜角方案的综合指标性能不如首尾相接的倾斜角30°方案。Farhad 等[9]对倾斜角40°的四分螺旋折流板换热器进行了数值模拟研究，表明轴向搭接度越大，其壳侧传热系数比单位长度压降的综合性能则越差。因此，相比首尾相接方案，螺旋折流板轴向搭接方案是一种因倾斜角度增大而使制造难度和材料消耗增大而性能却较低的方案。Wang 等[10]采用折面折流板来消除四分轴向搭接螺旋折流板换热器外侧三角区漏流，结果表明有利于改善螺旋折流板换热器壳侧流动与传热。……