換熱器交錯扇缺折流結構流場仿真分析

張鐵鋼

(中國石化工程建設有限公司，北京 100101)

能源問題是人類工業發展過程中始終面對的問題。為了有效利用能源，冷換設備在工業生產中得到廣泛應用。提高冷換設備的能效比、采用強化傳熱技術，是當前節能環保技術的重要發展方向。管殼式換熱器是應用最廣泛的冷換設備之一，對其強化傳熱的研究集中在強化管程傳熱和強化殼程傳熱兩個方面。在強化殼程傳熱方面，國內外工程技術人員研發出折流桿式、螺旋折流板式、曲面折流板式、翅片管式等強化殼程傳熱結構。

1 交錯扇缺式折流板組結構創新

由中國石化工程建設有限公司、遼寧石油化工大學、中石化上海高橋分公司、撫順化工機械設備制造有限公司合作，成功開發出一種新型強化殼程傳熱結構的高效換熱器——“錯開窗式換熱器”。這種換熱器采用交錯扇缺式折流板組結構，即：折流板結構由傳統的單弓式缺口改為在一組折流板的不同象限布管區交錯開設扇形缺口的形式。如圖1所示的結構中，4塊不同的折流板分別在4個象限布管區交錯開設扇形缺口，扇形缺口面積和傳統的單弓缺面積相同。殼程流體通過折流板缺口時，靠流速提升減薄換熱管邊壁的邊界層。因此，該結構的優勢是扇形缺口開在布管區，缺口內可容納的換熱管根數更多，殼程流體通過折流板缺口時，有更多換熱管邊壁的邊界層減薄，從而提升了傳熱效率。如果扇形缺口沿螺旋方向開設(見圖1)，則相鄰缺口間流體流通路徑變得更短，且流體螺旋流動，這有助于減少流體阻力降和動能損失、降低管束振動。……