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泄流槽式螺旋折流板换热器传热系数与压降实验研究点击：1946 日期：[ 2014-04-26 22:01:00 ] |
| 泄流槽式螺旋折流板换热器传热系数与压降实验研究 王威 张国福 宋天民 李均峰 王玉琴 (辽宁石油化工大学,辽宁 抚顺 113001) 摘要:以螺旋角25°为例,研究了泄流槽式螺旋折流板换热器传热系数与压降的变化,并给出了泄流槽螺式旋折流板换热器的传热系数与压降相关的计算公式。该结果可为系统仿真和泄流槽 式螺旋折流板换热器的设计计算提供借鉴。 关键词:换热器;螺旋折流板;传热系数;压降;泄流槽 中图分类号:TQ050;TK172 文献标识码:A 文章编号:1002-6339(2008)06-0528-02 20世纪60年代,基于弓形折流板换热器的结 构,从改变折流板布置方式的角度提出了螺旋折流 板换热器的思想。螺旋折流板泄流槽式换热器的传 热面积比同样截面积的弓形折流板换热器大10% ~20%,在相同流速的条件下螺旋折流板泄流槽式 换热器的壳程冷凝传热周长比弓形折流板冷凝器 大,这有利于壳程流体介质的传热·螺旋折流板泄 流槽式冷凝器平均冷凝传热效率相对于螺旋折流板 无泄流槽冷凝器的平均冷凝传热效率可提高10% ~20%〔1~2〕。 文中以螺旋角25°为例,对泄流槽式螺旋折流板 换热器传热系数及压降的变化情况进行了实验研 究,目的是为泄流槽式螺旋折流板换热器的系列化 和工业化做一些实验上和理论上的准备,为进一步开发新型高效螺旋折流板换热器提供一定的参考。 1 实验装置与流程 1·1 主要设备及仪器 实验在我校换热器性能综合测试实验台上进 行,主要测试仪表和设备为:精密温度计、U形管压 差计、流量计、LZB-100转子流量计并联以及实验 用单壳程泄流槽式螺旋折流板换热器。壳体内径为 250管束。 实验用螺旋角为25°的泄流槽式螺旋折流板换 热器的壳体规格为250mm,2管程,单壳程,换热管 规格为25mm×2·5mm×3000mm。 1·2 实验流程 实验流程图见图1。本实验装置主要包括2个 回路及4个部分。2个回路分别为换热系统的管程 回路和壳程回路。冷流体走壳程,热流体走管程。 实验时对水———水换热进行测试。4个部分包括冷水储罐、热水储罐及加热系统、加热系统以及循环动 力系统。为使实验温度容易控制,实验中的加热系 统采用电加热。 1·3 实验方法 对螺旋角为25°的泄流槽式螺旋折流板换热器进行水一水换热实验。具体测试过程:1·壳程阻力 测试。改变壳程介质的体积流量,同时记录不同体 积流量下U形管压差计的读数。2·壳程传热测试。 在管程体积流量一定的情况下,改变壳程的体积流 量,同时分别测量并记录管程及壳程的人口和出口温度,通过简单数据处理得到该实验结构下不同体 积流量时的壳程传热系数值。为了确保试验数据的 准确性,对系统进行了保温,并规定了测定的体积流 量范围及参数,管程体积流量确定为8m3/h。对壳程 阻力性能,在室温下测量壳程阻力改变,壳程体积流量的变化范围为0~20m3/h。对壳程传热性能,壳程 体积流量的测量范围0~20m3/h。 2 数据处理 整个测试过程包括壳程传热系数和壳程压降两 部分。根据数据及相关的公式建立壳程传热系数及 压降公式的基本形式。 2·1 壳程传热系数〔3〕 根据Kern法推导出泄流槽式螺旋折流板换热 器壳程传热系数基本形式: 从图2可以看出,随着体积流量的增大,湍流度 增强,泄流槽式螺旋折流板换热器壳程传热系数有所提高。这是由于螺旋折流板壳程结构特殊,水 在壳程螺旋通道内流动时,水与管壁的剪切运动可 以减薄边界层,减少传热热阻,达到强化传热的效 果。因此,泄流槽式螺旋折流板换热器在较大体积 流量下更能发挥其强化传热的优势。 从图3可以看出,随着壳程体积流量的增大,泄流槽式螺旋折流板换热器壳程压降先有所降低,当流量继续增大时压降变大。 4 结论 (1)泄流槽式螺旋折流板换热器壳程传热系数及壳程压降的大小与折流板的螺旋角和介质流量的大小有直接关系。 (2)文中所得计算公式对泄流槽式螺旋折流板 换热器的结构设计和强度设计具有一定的参考价值,但由于壳程压降计算的影响因素太多,因此,所 得公式有一定的不足,有待今后进一步改进。其中包括通过增加实验介质、增多螺旋角角度等方法加 大实验的数据量以提高公式的精度。 参考文献 〔1〕杨军,孙成家,陈保东·螺旋与弓形折流板换热器性能对比及螺旋角优化〔J〕·辽宁石油化工大学学报,2005,25 (2):59-62· 〔2〕孙成家,杨军,陈保东·不同折流板换热器的传热与流阻性能对比〔J〕·节能技术,2005,23(1):59-61· 〔3〕刘魏,梁龙虎,刘云哲·冷换设备工艺计算手册〔M〕· 北京:中国石化出版社,2003· 〔4〕俞佐平·传热学〔M〕·北京:高等教育出版社,1979· 〔5〕钱颂文·换热器设计手册〔M〕·北京:化学工业出版 社,2002· 〔6〕〔日〕幡野佐一·换热器〔M〕·李云倩,林义英·北 京:化学工业出版社,1987· 〔7〕杨军·螺旋折流板换热器传热特性研究与计算机软 件开发〔D〕·抚顺:辽宁石油化工大学,2005· 〔8〕孙成家·表面式换热器的研究〔D〕·抚顺:辽宁石油 化工大学,2005· 〔9〕Zhangzheng-guo,XuTan,FangXiao- ming·Experimentalstudyonheattransferenhancementofahelically baffleheatexchangercombinedwiththree-dimensionalfinned tubes〔j〕·AppliedThermalEngineering,2004,24(8):2293-2300· |
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