陽泉列管式換熱器設(shè)計合理,U型管式換熱器

管殼式換熱器由于管內(nèi)外流體的溫度不同，因之換熱器的殼體與管束的溫度也不同。如果兩溫度相差很大，換熱器內(nèi)將產(chǎn)生很大熱應(yīng)力，導(dǎo)致管子彎曲、斷裂，或從管板上拉脫。因此，當(dāng)管束與殼體溫度差超過50℃時，需采取適當(dāng)補償措施，以消除或減少熱應(yīng)力。根據(jù)所采用的補償措施，管殼式換熱器可分為以下幾種主要類型：

①固定管板式換熱器管束兩端的管板與殼體聯(lián)成一體，結(jié)構(gòu)簡單,但只適用于冷熱流體溫度差不大,且殼程不需機械清洗時的換熱操作。當(dāng)溫度差稍大而殼程壓力又不太高時，可在殼體上安裝有彈性的補償圈，以減小熱應(yīng)力。

為了研究縱向多螺旋流管殼式換熱器殼程流體湍流流動與換熱的工作機理,文中利用FLUENT軟件,在殼程?流體流速設(shè)定值不斷改變的情況下,對縱向多螺旋流管殼式換熱器殼程湍流流動與換熱進行了三維數(shù)值模擬。得?到了多螺旋流管殼式換熱器在不同的殼程流體流速下的溫度場、速度場、質(zhì)點跡線圖、殼程傳熱膜系數(shù)分布圖等。?根據(jù)模擬得到的結(jié)果,從多個方面對縱向多螺旋流管殼式換熱器殼程湍流流動與強化傳熱進行了探討。模擬結(jié)果?與實驗結(jié)果進行了比較,二者誤差約在±11%以內(nèi),吻合良好。

?????應(yīng)用計算流體力學(xué)模擬管殼式換熱器無相變殼程流場,早是在1974年提出,但由于當(dāng)時受到計算機與計算流體力學(xué)條件的限制,研究進展?緩慢[1]。20世紀(jì)80年代以來,換熱器數(shù)值模擬研究才有了較快的開展。對于國內(nèi)外換熱器數(shù)值模?擬研究,采用二維研究的較多[2]。三維研究方面,?國內(nèi)外學(xué)者也做了很多工作,特別是對復(fù)雜結(jié)構(gòu)?的管殼式換熱器換熱性能數(shù)值模擬研究,國外較多學(xué)者采用復(fù)雜結(jié)構(gòu)的換熱管或者管程內(nèi)插物來模擬研究其對流體流動與換熱的影響,例如:螺旋?槽管、波紋管、內(nèi)插螺旋紐帶等。然而,國外和國?內(nèi)的學(xué)者很少有人用數(shù)值模擬的方法去研究插入?物插入管殼式換熱器殼程而不是管程時其對換熱器綜合換熱性能的影響。
1.不同換熱器管束支撐方案

????管殼式換熱器中的折流板同時起著支撐管束和?約束殼側(cè)流體介質(zhì)的流動通道的作用。初的折流?板形式為弓形,后來又衍生出其他類型。

????1.?1弓形折流板換熱器

????流體在弓形折流板換熱器殼側(cè)的流動是沿反復(fù)曲折通道前行的,流動方向的周期性變化可以反復(fù)以橫掠的姿態(tài)沖刷管束,提高流速,增大殼側(cè)的換熱系數(shù)[3]。弓形折流板換熱器殼側(cè)的流動狀況如圖1所示。

????由于弓型折流板結(jié)構(gòu)簡單,制造、安裝比較容易,因而應(yīng)用普遍,但也存在一些弊端,如有流動?死區(qū),沿程壓降較大,容易積垢。由于在弓形折流板窗口處管束的支撐距離是中部管束的兩倍,該區(qū)域?流體在完成180度轉(zhuǎn)向過程中對管束產(chǎn)生更多的擾動力,在較高的質(zhì)量流速下易誘導(dǎo)換熱管的振動,從而成為換熱管破壞的主要原因,縮短了換熱器的使用壽命[4]。