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1、不同螺旋角的螺旋折流板換熱器性能試驗(yàn)研究http://www.31hrq.com/2010年01月20日10:30中國換熱器網(wǎng)生意社2010年01月20日訊?商麗艷1,李 萍1,陳保東1,潘 振1,晏永飛1,郝 丹2(1.遼寧石油化工大學(xué),遼寧撫順 113001;2.大慶石化公司水氣廠,黑龍江大慶 163714)???????摘要:對螺旋角為12°,18°,30°,40°的單螺旋折流板換熱器進(jìn)行傳熱性能和殼程壓力降性能測試,?并應(yīng)用英國傳熱協(xié)會的換熱器計(jì)算軟件對螺旋折流板換熱器進(jìn)行計(jì)算,得到了相應(yīng)結(jié)構(gòu)下的總傳?熱系數(shù)和壓力降。然后通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理分析,并進(jìn)行曲線回歸,
2、得到了殼程對流換熱系數(shù)和?壓力降的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式,該公式可以為螺旋折流板換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算和數(shù)值模擬提供一定的參考價?值。???????關(guān)鍵詞:換熱器;螺旋折流板;螺旋角;傳熱系數(shù);壓力降???????中圖分類號:TQ051.5;TQ050.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1001-4837(2008)04-0009-03???????1 前言???????近年來的研究表明,螺旋折流板換熱器的螺旋?折流板使流體在殼側(cè)呈連續(xù)柱塞狀螺旋流動[1](即?plug流),不會出現(xiàn)傳統(tǒng)折流板換熱器內(nèi)的流動“死?區(qū)”,并且由于旋流產(chǎn)生的渦與管束傳熱界面邊界?層相互作用,使湍流度大幅度增強(qiáng),有利
3、于提高殼側(cè)?傳熱膜系數(shù)。StehlikP等[2]對螺旋折流板換熱器進(jìn)行研究得出,相同條件下與傳統(tǒng)弓形折流板換熱器?相比,換熱器的傳熱系數(shù)提高1.8倍,流動阻力降低?25%。陳世醒等[3,4]研究發(fā)現(xiàn),對于水這樣的低粘?度流體,相同流量單位壓降的殼程對流換熱系數(shù),螺?旋折流板換熱器約為普通弓形折流板換熱器的2.?倍;對于高粘度油品,相同流量下單位壓降的殼程對?流換熱系數(shù),螺旋折流板換熱器約為普通弓形折流?板換熱器的1.5倍,研究表明螺旋折流板換熱器不?僅適用于低粘度流體,也可用于高粘度流體?？傊?螺旋折流板換熱器具有傳熱效果好、流動壓降小、不?易結(jié)垢、流動誘導(dǎo)振動小等優(yōu)點(diǎn)。
4、???????文中分別對螺旋角為12°,18°,30°,40°的螺旋?折流板換熱器進(jìn)行了試驗(yàn)測試,研究螺旋折流板換?熱器的傳熱及壓降特性,并與弓形折流板進(jìn)行性能?對比。同時在試驗(yàn)條件下,對上述4種螺旋角的螺?旋折流板換熱器進(jìn)行傳熱性能和壓降的優(yōu)化研究。???????2 試驗(yàn)裝置與流程???????2.1 試驗(yàn)主要設(shè)備及儀器???????試驗(yàn)在換熱器性能綜合測試實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行,主?要測試儀表、設(shè)備為:測溫:精密溫度計(jì);測壓:U型?管壓差計(jì);流量計(jì):LZB—100轉(zhuǎn)子流量計(jì)并聯(lián)。???????2.2 試驗(yàn)流程(見圖1)???????本裝置主要包括2個回路、4個部分。2個回路?為
5、:換熱系統(tǒng)的管程回路和殼程回路。冷流體走管?程,熱流體走殼程。試驗(yàn)時分別測試水水換熱和水?油換熱兩組試驗(yàn)。4個部分包括:(1)冷水的儲罐;?(2)熱水的儲罐及加熱系統(tǒng);(3)熱油的儲罐及加熱?系統(tǒng);(4)循環(huán)動力系統(tǒng)。本試驗(yàn)中的加熱系統(tǒng)采?用電熱加熱,從而使試驗(yàn)溫度容易控制。2.3 試驗(yàn)組件參數(shù)???????所用的螺旋角為12°,18°,30°,40°的螺旋折流?板換熱器主要參數(shù)為:殼體直徑250mm,管程數(shù)2,?管子長度2498mm,管子直徑19mm。???????試驗(yàn)用螺旋折流板為單螺旋型。???????3 數(shù)據(jù)處理方法???????整個測試過程包括殼程對流換熱系數(shù)和
6、殼程壓力降兩部分。根據(jù)數(shù)據(jù)及相關(guān)的公式建立殼程對流?換熱系數(shù)及壓力降公式基本形式。3.2 殼程壓力降???????根據(jù)單弓形折流板管內(nèi)及殼程壓力降[6],結(jié)合?實(shí)際的試驗(yàn)數(shù)據(jù)推導(dǎo)出螺旋折流板殼程壓力降近似?公式:4 試驗(yàn)結(jié)果與分析???????4.1 殼程對流換熱系數(shù)???????應(yīng)用Kern法推導(dǎo)出螺旋折流板換熱器殼程對?流換熱系數(shù)計(jì)算公式的基本模型。將試驗(yàn)數(shù)據(jù)依次?帶入模型,并應(yīng)用SIGMAPLOT軟件確定式中的待?定參數(shù)。試件的螺旋角為12°,18°,30°,40°,結(jié)果見圖?2。從圖2中可看出不同螺旋角在相同的結(jié)構(gòu)參數(shù)?的情況下,通過對殼程單位壓降傳熱系數(shù)的對比得
7、?出該結(jié)構(gòu)下不同角度中傳熱性能較好的螺旋角度?數(shù)。在螺旋角的優(yōu)化中,研究表明:試驗(yàn)條件下,18°?螺旋角的螺旋折流板換熱器的綜合傳熱性能要優(yōu)于?12°,30°,40°螺旋角的螺旋折流板換熱器。???????4.2 殼層壓力降的計(jì)算???????螺旋折流板換熱器在我國有了很大的發(fā)展,在?制造和使用方面也積累了不少經(jīng)驗(yàn)。但是關(guān)于螺旋?折流板換熱器壓力降方面的參考資料還比較少。目?前比較精確的是通過試驗(yàn)方法確定的公式。通過試?驗(yàn)方法并運(yùn)用SIGMAPLOT軟件回歸殼程壓力降計(jì)?算公式為:從圖3中可以看出,螺旋角比較小的螺旋折流?板換
