三分螺旋折流板換熱器ppt課件

1、中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院三分螺旋折流板換熱器陳亞平陳亞平 ypgchensina)東南大學東南大學能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院 南京南京210096 中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院 換熱器換熱器( (熱交換器熱交換器) )是實現(xiàn)能量傳遞轉換是實現(xiàn)能量傳遞轉換的設備，絕大多數(shù)都是管殼式換熱器的設備，絕大多數(shù)都是管殼式換熱器70%70%左右）。左右）。 管殼式換熱器的優(yōu)點是適合高溫高壓、管殼式換熱器的優(yōu)點是適合高溫高壓、處理量大、適用性強、制造方便、結處理量大、適用性強、制造方便、結構簡單。構簡單。 雖然其緊湊性不如板式換熱器和板翅雖然其緊湊性不如板

2、式換熱器和板翅式換熱器等。式換熱器等。中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院弓形折流板換熱器傳統(tǒng)弓形折流板管殼式換熱器存在有流動死區(qū)、流傳統(tǒng)弓形折流板管殼式換熱器存在有流動死區(qū)、流動阻力較大、傳熱系數(shù)較低、以及在缺口處管束動阻力較大、傳熱系數(shù)較低、以及在缺口處管束支撐跨距較大，容易誘導管束振動破壞等缺點。支撐跨距較大，容易誘導管束振動破壞等缺點。 死區(qū)中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院捷克的Lutcha等發(fā)明的1/4扇形折流板方案 把圓分成把圓分成4 4個象限，一個螺距的每個象限布置一塊傾個象限，一個螺距的每個象限布置一塊傾斜扇形折流板。斜扇形折流板。特點：以傾斜平板替代螺旋曲面板。適合用

3、于正方形排列管束方案，用于正三角形排列管束方案時不方便，而后者占管殼式換熱器的絕大多數(shù)。中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院適合正三角形布管管束的方案正方形排列管束正三角形排列管束對于正三角形排列管束怎么辦？中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院相關類比中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院陳亞平提出三分螺旋折流板方案a. 1/3 分區(qū)布管分區(qū)布管; b. 中心無管位中心無管位; c. 中心布管周向重疊中心布管周向重疊三分螺旋折流板的對稱方案投影圖三分螺旋折流板的對稱方案投影圖對稱，扇形折流板對稱，扇形折流板中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院三分螺旋折流板換熱器 1-殼體；殼體；2-管束

4、；管束；3-管板；管板；4-折流板；折流板；5-進、出口接管進、出口接管三分扇形螺旋折流板管殼式換熱器本體三分扇形螺旋折流板管殼式換熱器本體1/3分區(qū)布管中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院折流板軸向搭接時上、下游截面之間X型缺口處的漏流貌似泄漏面積減少，但存在指向下一級的漏流捷徑，必然影響繞行主流的傳熱可見軸向搭接不利于強化傳熱！這是由陳亞平首先提出的觀點。并被試驗證實中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院相關試驗研究：試驗件管芯照片水水- -水換熱水換熱單頭螺旋單頭螺旋2020242428283232雙頭螺旋雙頭螺旋3232弓形弓形中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院周向重疊折流板的投

5、影圖 中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院圖例：圖例：數(shù)字是傾數(shù)字是傾斜角；斜角；2-是雙頭；是雙頭；seg-弓形弓形總體傳熱系數(shù)隨殼側流量的變化中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院殼側壓降隨殼側流量的變化 中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院殼側換熱系數(shù)隨殼側壓降的變化中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院ho/po綜合指標隨殼側流量的變化中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院(ho/po)/(ho/po)seg指標隨殼側流量的變化中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院結論 20扇形折流板方案不僅綜合指標扇形折流板方案不僅綜合指標(ho/p o)而且換熱系數(shù)而且換熱系數(shù)ho的數(shù)值亦高于

6、弓形折流板方案，而一般認為在同樣殼體下，的數(shù)值亦高于弓形折流板方案，而一般認為在同樣殼體下，弓形換熱器的換熱系數(shù)高于螺旋折流板換熱器在相同流量下弓形換熱器的換熱系數(shù)高于螺旋折流板換熱器在相同流量下的對應值。這是關鍵問題，因為對于用戶來說是不可能接受的對應值。這是關鍵問題，因為對于用戶來說是不可能接受換熱系數(shù)降低的方案，即使其壓降很低；換熱系數(shù)降低的方案，即使其壓降很低； 20扇形折流板方案是試驗范圍內的最佳方案，其綜合指標扇形折流板方案是試驗范圍內的最佳方案，其綜合指標(ho/ p o)的平均值與弓形折流板換熱器方案相比平均提高的平均值與弓形折流板換熱器方案相比平均提高108%； 傾斜角相同的

7、雙頭螺旋折流板方案比單頭方案的殼側換熱系傾斜角相同的雙頭螺旋折流板方案比單頭方案的殼側換熱系數(shù)和壓降都有提高，其綜合指標數(shù)和壓降都有提高，其綜合指標(ho/ p o)亦有所提高；亦有所提高； 周向重疊三分螺旋折流板換熱器的最佳傾斜角在周向重疊三分螺旋折流板換熱器的最佳傾斜角在20左右，左右，而不是如一些文獻對而不是如一些文獻對1/4螺旋折流板換熱器的研究得出的螺旋折流板換熱器的研究得出的40左右。對螺旋折流板的制作是福音。左右。對螺旋折流板的制作是福音。 中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院數(shù)值模擬(a) 折流板與拉桿 (b) 折流板與管束 (c) 殼體周向重疊三分螺旋折流板換熱器左視圖上切

8、面位置和編號中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院(上)主視圖上折流板編號和切面位置(下)偏心縱向切面E1上速度矢量+壓力云圖單渦型迪恩渦中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院橫切面( (左左) )折流板對稱線；折流板對稱線；( (右右) )相鄰折流板交界處相鄰折流板交界處XY-0.06-0.04-0.0200.020.040.060.08-0.06-0.04-0.0200.020.040.06pressure192001900018800186001840018200180001780017600174001720017000168001660016400162001600015800156

9、00Frame 001 18 Dec 2010 titleXY-0.06-0.04-0.0200.020.040.060.08-0.06-0.04-0.0200.020.040.06pressure19200190001880018600184001820018000178001760017400172001700016800166001640016200160001580015600Frame 001 18 Dec 2010 title相鄰折流板交界處逆向泄漏中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院相鄰折流板三角區(qū)的泄漏分析在相鄰折流板的三角區(qū)有一排管子形成阻尼作用。這對于減小逆向泄漏有利。流

10、動方向在相鄰折流板的三角區(qū)處流體由下而上攜速度動壓頭向上游通道流動，但遇到逆向漏流的頂撞。中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院第二層六邊形切面第二層六邊形切面( (見見1818頁頁) )展開圖上速度矢量展開圖上速度矢量+ +壓力云圖壓力云圖由于此處有管子的阻尼，相鄰折流板交界處的短路受到限制中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院結論 正三角形排列布管是絕大多數(shù)管殼式換熱器所正三角形排列布管是絕大多數(shù)管殼式換熱器所采用的首選結構。而三分螺旋折流板換熱器正采用的首選結構。而三分螺旋折流板換熱器正好適合這種結構。周向重疊三分螺旋折流板管好適合這種結構。周向重疊三分螺旋折流板管殼式換熱器是同時具有適

11、合正三角形布管和防殼式換熱器是同時具有適合正三角形布管和防短路的結構。短路的結構。 三分螺旋折流板管殼式換熱器是具有高效、低三分螺旋折流板管殼式換熱器是具有高效、低阻的優(yōu)異性能的傳熱設備。比目前國際上認為阻的優(yōu)異性能的傳熱設備。比目前國際上認為性能最好的性能最好的1/41/4螺旋折流板換熱器緊湊而且零螺旋折流板換熱器緊湊而且零件減少；與傳統(tǒng)弓形折流板管殼式換熱器相比，件減少；與傳統(tǒng)弓形折流板管殼式換熱器相比，不僅可降低殼程流動壓降，且同時可使殼側換不僅可降低殼程流動壓降，且同時可使殼側換熱系數(shù)提高，并可有效抑制管束振動破壞和污熱系數(shù)提高，并可有效抑制管束振動破壞和污垢的形成。垢的形成。中國 南

12、京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院傾斜折流板的加工工藝革新從效率角度折流板傾斜角應取3045大角度，但從制造角度又不希望傾斜角太大國內大型換熱器通常取15 以下） 。傾斜折流板的傳統(tǒng)加工方法是鉆孔要用鉆?；蛳扔面I槽銑刀銑平面；每個規(guī)格、角度都要做一套工裝模具。加工工藝復雜、困難是螺旋折流板換熱器普及推廣的障礙。現(xiàn)已找到解決問題的鑰匙！-（數(shù)控激光切割設備）。板平放，激光光束傾斜走橢圓軌跡。具有加工速度快，孔和邊的加工一次性解決，無需制作模具，下料廢料少等優(yōu)點。搬開了螺旋折流板換熱器普及推廣的最大障礙，可類比為將印刷術升級為激光照排。“一種螺旋折流板換熱器扇形折流板的加工方法”，發(fā)明專利申請，201910052911.x，發(fā)明人：陳亞平 折流板圓弧邊的加工亦比較困難，用立車或大型鏜銑床鉆孔及加工圓弧邊用的工裝。在斜面上鉆孔很困難，孔的定位精度差，角度大時更困難。中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學院中國 南京能源與環(huán)境學院能源與環(huán)境學