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螺旋折流板换热器螺距计算的通用公式点击：1914 日期：[ 2014-04-26 22:21:37 ] |
| 螺旋折流板换热器螺距计算的通用公式 李 斌 陶文铨 何雅玲 (西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室，能源与动力工程学院热流中心，陕西西安710049) 关键词：螺旋折流板；换热器；螺距；计算公式 中图分类号：TK 124 文献标识码：A 文章编号：0438—1157(2007)03一O587一O4 引言 换热器是两种不同温度的流体交换热量的设备，广泛应用于工业部门的各个领域。管壳式换热器因其清洗方便、结构简单、价格低廉等优点，在世界换热器市场中所占份额最大n3。管壳式换热器在石油化工领域应用尤其广泛，换热器的质量约占其总设备质量的1／3强，换热设备的先进程度已经成为衡量一个石化企业技术水平的重要指标。然而，一直到20世纪80年代末，大部分管壳式换热器采用的仍然是传统的垂直折流板换热器。不可否认，垂直折流板换热器发展了几十年，无论是结构设计还是热力设计都有了一套很成熟的方法，便于大规模批量生产，但是它流动阻力大、易结垢、难清洗、易振动 _4]。20世纪90年代，有研究者从折流板布置方式的角度提出了螺旋折流板的思想[5 ]，较好地解决了这一矛盾。螺旋折流板换热器是将折流板布置成近似的或完全的螺旋面，迫使换热器中壳侧流体呈近似或连续的螺旋状流动，以实现有效地降低壳侧流动阻力乃至强化传热的目的。由于众所周知的研究上的困难，直到20世纪90年代才出现了它的商业产品。 虽然至今螺旋折流板换热器已经使用了十几年了，然而仍然没有一套很成熟的公开的设计方法。螺旋折流板的螺距无论在换热器的结构设计还是在热力设计中都是一个很重要的参数，它的计算准确与否直接关系到所设计的换热器的结构尺寸和换热能力是否合适。目前有些关于螺旋折流板换热器的文献中所用到的计算螺距的方法值得商榷口{]， 本文就此提出了一种新的通用计算方法并将结果与现有文献 进行对比。 1 公式推导 螺旋折流板换热器分为连续型(continuousbaffle)和搭接型(sector baffle)两种，其中搭接型又分为连续搭接型(continuous sector baffle)和交错搭接型(staggered sector baffle)。连续型螺旋折流板为连续的螺旋曲面，一个螺旋周期在轴向的长度即为一个螺距。搭接型螺旋折流板采用一系列扇形平板代替曲面依次连接，在壳侧形成近似的螺旋面．，在轴向两个相似位置处的两块扇形平板间的距离即为一个螺距。一个螺距之间可以有n(n≥2， 自然数)块折流板， 出于加工方面的考虑，n一般取2～4。 下面分别对其螺距计算公式进行推导，然后导出通用计算公式。 1．1 4块板连续搭接 目前世界上最为流行的螺旋折流板换热器为4块板搭接，本文首先推导此类型的螺距计算公式。如图1所示，设壳体内径为d ，半径为R，螺旋角为 ，螺距为B，假设4块板连续搭接。 文献[7—8]中在计算螺旋折流板的螺距时采用的计算公式即为本文式(9)，这是计算连续螺旋折流板螺距的公式，不能作为计算螺旋折流板螺距的通用公式，更不适用于搭接型螺旋折流板。文献[93从加工的角度考虑，在推导定距管长度的计算公式时，得出了和本文式(3)相同的结果，但它的局限性在于它只适用于4块螺旋折流板连续搭接型这一种特例的情形。 3 结 论 文献中现有的确定螺旋折流板换热器螺距的计算公式都有一定的局限性。本文从螺旋折流板基本的几何关系出发，导出了螺距计算的通用公式，它既适于计算连续搭接型和完全连续型螺旋折流板的螺距，也适于确定交错搭接型螺旋折流板螺距。 |
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