三分螺旋折流板換熱器教材

三分螺旋折流板換熱器姓名：袁張學號：147640182

12024/6/9折流板簡介折流板是用來改變流體流向的板，提高換熱器工效的重要部件，常用于管殼式換熱器設計殼程介質(zhì)流道，根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)和流量以及換熱器大小確定折流板的多少。折流板被設置在殼程，它既可以提高傳熱效果，還起到支撐管束的作用。折流板有弓形和圓盤-圓環(huán)形兩種。22024/6/9基本原理及折流板形式

螺旋折流板換熱器的提出是基于這樣一種思想:通過改變殼側(cè)折流板的布置,使殼側(cè)流體呈連續(xù)的螺旋狀流動.因此,理想的折流板布置應該為連續(xù)的螺旋曲面.但是,螺旋曲面加工困難,而且換熱管與折流板的配合也較難實現(xiàn).考慮到加工上的方便,采用一系列的扇形平面板(稱之為螺旋折流板)替代曲面相間連接,在殼側(cè)形成近似螺旋面,使殼側(cè)流體產(chǎn)生近似連續(xù)螺旋狀流動.32024/6/9弓形折流板換熱器傳統(tǒng)換熱器中最普遍應用的是弓形折流板換熱器，由于存在阻流與壓降大、有流動死區(qū)、流動阻力較大、易結(jié)垢、傳熱系數(shù)較低、傳熱的平均溫差小、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，近年來逐漸被螺旋折流板所取代。

死區(qū)42024/6/9理想的螺旋折流板應具有連續(xù)的螺旋曲面。由于加工困難，目前所采用的折流板，一般由若干個1/4的扇形平面板替代曲面相間連接，形成近似的螺旋面。在折流時，流體處于近似螺旋流動狀態(tài)。相比于弓形折流板，在相同工況下，這樣的折流板（被稱為非連續(xù)型螺旋折流板）可減少壓降45%左右，而總傳熱系數(shù)可提高20%～30%，在相同熱負荷下，可大大減小換熱器尺寸。52024/6/9捷克的Lutcha等發(fā)明的1/4扇形折流板方案

把圓分成4個象限，一個螺距的每個象限布置一塊傾斜扇形折流板62024/6/9螺旋折流板板螺旋推進72024/6/9改進方案是1/4橢圓-扇形螺旋折流板,每層折流板由4片1/4橢圓-扇形折流板組成,頭尾相接可組成殼側(cè)螺旋通道。82024/6/9

螺旋折流板的優(yōu)點1、介質(zhì)在殼體內(nèi)連續(xù)平穩(wěn)螺旋流動，避免了橫向折流產(chǎn)生的嚴重壓力損失，因而具有壓降低的特點；2、和橫向折流方式比，不存在滯止死區(qū)，在提高換熱系數(shù)的同時，減少污垢沉積，熱阻穩(wěn)定，可使換熱器一直處于高效運行狀態(tài)；3、螺旋折流板對換熱管的約束要強于弓形折流板，減少了管束振動，延長了設備的運行壽命。92024/6/9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？102024/6/9相關類比112024/6/9東南大學陳亞平教授提出適合正三角形排列布管的三分螺旋折流板方案a.1/3分區(qū)布管;

b.中心無管位;

c.中心布管周向重疊三分螺旋折流板的對稱方案投影圖122024/6/9三分螺旋折流板換熱器幾何關系1-殼體；2-管束；3-管板；4-折流板；5-進、出口接管三分扇形螺旋折流板管殼式換熱器本體1/3分區(qū)布管132024/6/9三分橢圓螺旋折流板排列布置圖三分橢圓螺旋折流板的形狀約是傾斜的折流板平面切折流板外徑投影圓所在圓柱面所形成橢圓的1/3,每塊折流板由1條橢圓曲邊和2條直邊構(gòu)成,其中1條直邊為基準邊,另1條稱為斜邊,每塊折流板的基準邊和斜邊的位置都在管束的自然間隔中。折流板平面與管板平面的夾角為傾斜角β,使每塊折流板的基準邊與橢圓之半長軸重合或平行,且與該折流板包含的正三角形排列布管的一條管孔中心連線平行。相鄰2塊折流板的后1塊折流板的前緣與前1塊折流板的后緣在外圈首尾相接,周向宜有少量重疊,重疊余量以鉆孔方便且不干涉相鄰管束為原則。142024/6/9相鄰折流板周向少量重疊相鄰2塊折流板要在外圈首尾相接,特別推薦將折流板直邊稍稍放寬,使相鄰2塊板在首尾相接時周向有少量重疊。這一方面是由于通常正三角形排列布置管孔的方案中相鄰兩列管子之間的間距較小,這樣可以留出鉆孔邊。另一方面,少量重疊也有利于減小在2塊相鄰的折流板處的漏流。相鄰2塊折流板連接處有三角區(qū),稱為V型缺口,一般認為這是無奈的負面結(jié)果,其實此缺口不一定是壞事。根據(jù)流動分析,殼側(cè)流體沿螺旋折流板呈總體螺旋流動時,在離心力作用下流體將向外圍流動,中心部分流體將變少,盡管隨后產(chǎn)生的徑向壓差以及外圈路程遠、阻力大的狀況使流體產(chǎn)生向心的二次流動可部分平衡這樣的離心流動。相鄰折流板首尾在外圈連接的方案中,殼側(cè)流體通過相鄰兩組折流板交接處的V形缺口時的流動方向是使部分流體又返回上一層,客觀上可以增大中心部分的流速,起到增強中心區(qū)域傳熱的作用。152024/6/9相鄰折流板軸向不宜搭接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！這觀點也是由陳亞平教授首先提出。并被試驗證實。162024/6/9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。流動方向

螺旋流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。172024/6/9周向重疊折流板的投影圖182024/6/9結(jié)論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(jié)構(gòu)。而三分螺旋折流板換熱器正好適合這種結(jié)構(gòu)。周向重疊三分螺旋折流板管殼式換熱器是同時具有適合正三角形布管和防短路的結(jié)構(gòu)。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。比目前國際上認為性能最好的1/4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，不僅可降低殼程流動壓降，且同時可使殼側(cè)換熱系數(shù)提高，并可有效抑制管束振動破壞和污垢的形成。192024/6/9參考文獻[1]<當量螺旋角對三分螺旋折流板換熱器性能的影響.pdf>.[2]<周向重疊三分螺旋折流板換熱器性能比較.pdf>.[3]<周向重疊三分螺旋折流板換熱器殼側(cè)性能試驗研究.pdf>.[4]<周向重疊三分螺旋折流板換熱器殼側(cè)傳熱性能.pdf>.[5]<三分螺旋折流板換熱器水-水傳熱殼側(cè)綜合性能.pdf>.[6]<三分螺旋折流板換熱器殼側(cè)通道二次流分析.pdf>.[7]<三分螺旋折流板換熱器殼側(cè)換熱系數(shù)的關聯(lián)式.pdf>