螺旋板式熱交換器傳熱與流動特性試驗研究

（合肥通用機械研究院有限公司 傳熱技術與裝備研究所，合肥 230031）

符號說明：

α——對流換熱系數，W/（m2·℃）；

de——當量直徑，mm；

Dm——螺旋通道的平均直徑，mm；

λ——介質的導熱系數，W/（m·℃）；

Re——雷諾數；

Pr——普朗特數；

ρ——密度，kg/m3；

u——流速，m/s；

μ——黏度，Pa·s；

cp——定壓比熱容，J/（kg·℃）；

ΔP——壓力降，Pa；

n——定距柱密度，個/m2；

L——流道長度，m；

l——定距柱間距，m；

d——定距柱直徑，m；

K——總傳熱系數，W/（m2·℃）。

0 引言

螺旋板式熱交換器作為熱交換器的典型結構形式之一，廣泛應用于煤化工、煉鋼、制冷、污水處理等行業，適用于汽-汽、汽-液、液-液對流傳熱，蒸汽冷凝傳熱和液體蒸發傳熱，具有傳熱系數高，污垢熱阻小等諸多優點［1-5］。螺旋板式換熱器的綜合性能對石化、制冷等行業裝置的能量綜合利用與節能起到重要的作用［6］。

目前針對螺旋板式換熱器的研究大多集中在結構設計、失效分析等方面［7-10］，對其傳熱與流動特性及其影響因素的研究相對較少。李越勝等［11］等采用周期流模型對螺旋板換熱器流動與傳熱性能進行數值模擬，研究了定距柱排列參數及板間距對換熱器性能的影響；Nguyen等［12］等研究了壁面熱傳導與傳熱效率之間的關系，認為選擇合適的螺旋板材料可顯著提高螺旋板熱交換器的整體傳熱性能；程友良等［13］采用數值模擬方法對螺旋板式換熱器流道中添加螺旋形擾流體的工況進行數值模擬，分析了添加擾流柱對換熱器流動換熱特性的影響；蔡飛等［14］基于火積耗散理論，分析了螺旋板式換熱器運行過程中因傳熱和壓降造成的火積耗散數與冷流體出口溫度、流速的關系。林玉娟等［15］對螺旋板式換熱器高黏性介質的傳熱特性進行了數值模擬，分析了不同黏度流體對螺旋板式換熱器傳熱性能的影響。……