杨程，刘宏昭，龚春园，李文丽



单弓形小圆孔折流板换热器壳程流体特性

杨程，刘宏昭，龚春园，李文丽

(西安理工大学 机械与精密仪器工程学院，陕西 西安，710048)

基于流体力学基本原理和周期性充分发展模型理论对换热器壳程流体进行分析。提出一种单弓形小圆孔折流板管束支撑结构，即在传统的单弓形折流板上开孔，减小传热死区和换热管束的振动。利用CFD技术对这种单弓形小圆孔折流板换热器壳程流体的流动和传热性能进行数值模拟。分析结构和操作参数对单弓形小圆孔折流板换热器综合换热性能的影响，利用多元线性回归推导其壳程压降和对流换热系数的准数关系式。研究结果表明：单弓形小圆孔折流板换热器的壳程压降、对流换热系数和综合换热性能分别为传统单弓形折流板换热器的34.25%~50.86%，73.17%~95.29%和1.438 9~2.782 2倍。

周期性；换热器；数值模拟；对流换热系数；压降

在管壳式换热器中，管束支撑结构直接影响着换热器壳程的流阻和传热性能。支撑结构不仅要能对换热管束进行有效的支撑，防止因流体的冲刷振动而导致机械损坏，还要对流体有扰动作用，以提高壳程的对流换热系数。在工艺方面还必须易加工制作，便于整个换热器的装配。因此，管壳式换热器的管束支撑结构设计一直是壳程流阻和传热研究的难点和热点。Lutcha等[1−3]提出了螺旋折流板换热器，并对其进行了系统的研究，研究表明，该换热器具有压降低、管束振动小、综合换热性能好等优点，但是制作和安装工艺非常复杂。……