半圓柱空間梯式螺旋折流板換熱器傳熱性能試驗研究

蘇金棟，陳亞平，吳嘉峰，費鳳繁，楊詩繁

(東南大學 能源與環境學院，南京 210096)

0 引言

管殼式換熱器因其結構堅固、運行穩定可靠、易于制造和安裝維修、對各種過程工況和換熱流體的適應性較強等優點，被廣泛應用于發電、石油、化工、食品和制冷等工業生產中[1-5]。U形管換熱器是管殼式換熱器的一種，其只有一塊管板，管束與殼體的拆裝比較方便，且其熱補償性好、承壓能力較強，非常適合應用于高溫、高壓的場合[6]。采用U形管束的給水加熱器是電廠系統中的重要設備，其殼側傳熱過程分為過熱蒸汽冷卻段、蒸汽冷凝段和疏水冷卻段3個部分，其中過熱蒸汽冷卻段和疏水冷卻段都是在半圓柱空間內的逆流傳熱，提高U形管束給水加熱器殼側的換熱性能可提升電廠系統的整體熱效率。殼側折流板不僅用于支撐管束，而且通過改變殼側流動和增加擾動來強化殼側換熱[7]。但傳統弓形折流板方案存在流動死區、傳熱系數較低、阻力損失較大且容易誘導振動和結垢等缺陷[8-10]，因此有多種折流板結構被提出，尤其是螺旋折流板換熱器高效低阻的特性使其得到廣泛關注。

LUTCHA等[11]提出四分螺旋折流板換熱器，并通過試驗表明其傳熱綜合性能優于傳統弓形折流板換熱器。ANDREWS等[12]利用數值模擬的研究方法，得出四分螺旋折流板換熱器具有優良的傳熱性能。陳亞平[13]認為四分螺旋折流板比較適合于正方形布管方案，而對于應用更加廣泛的正三角形布管方案，建議采用三分螺旋折流板方案；……