三分螺旋折流板換熱器ppt課件

1、中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院三分螺旋折流板換熱器陳亞平陳亞平 ypgchensina)東南大學(xué)東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院 南京南京210096 中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院 換熱器換熱器( (熱交換器熱交換器) )是實(shí)現(xiàn)能量傳遞轉(zhuǎn)換是實(shí)現(xiàn)能量傳遞轉(zhuǎn)換的設(shè)備，絕大多數(shù)都是管殼式換熱器的設(shè)備，絕大多數(shù)都是管殼式換熱器70%70%左右）。左右）。 管殼式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是適合高溫高壓、管殼式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是適合高溫高壓、處理量大、適用性強(qiáng)、制造方便、結(jié)處理量大、適用性強(qiáng)、制造方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。構(gòu)簡(jiǎn)單。 雖然其緊湊性不如板式換熱器和板翅雖然其緊湊性不如板

2、式換熱器和板翅式換熱器等。式換熱器等。中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院弓形折流板換熱器傳統(tǒng)弓形折流板管殼式換熱器存在有流動(dòng)死區(qū)、流傳統(tǒng)弓形折流板管殼式換熱器存在有流動(dòng)死區(qū)、流動(dòng)阻力較大、傳熱系數(shù)較低、以及在缺口處管束動(dòng)阻力較大、傳熱系數(shù)較低、以及在缺口處管束支撐跨距較大，容易誘導(dǎo)管束振動(dòng)破壞等缺點(diǎn)。支撐跨距較大，容易誘導(dǎo)管束振動(dòng)破壞等缺點(diǎn)。 死區(qū)中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院捷克的Lutcha等發(fā)明的1/4扇形折流板方案 把圓分成把圓分成4 4個(gè)象限，一個(gè)螺距的每個(gè)象限布置一塊傾個(gè)象限，一個(gè)螺距的每個(gè)象限布置一塊傾斜扇形折流板。斜扇形折流板。特點(diǎn)：以傾斜平板替代螺旋曲面板。適合用

3、于正方形排列管束方案，用于正三角形排列管束方案時(shí)不方便，而后者占管殼式換熱器的絕大多數(shù)。中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院適合正三角形布管管束的方案正方形排列管束正三角形排列管束對(duì)于正三角形排列管束怎么辦？中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院相關(guān)類比中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院陳亞平提出三分螺旋折流板方案a. 1/3 分區(qū)布管分區(qū)布管; b. 中心無(wú)管位中心無(wú)管位; c. 中心布管周向重疊中心布管周向重疊三分螺旋折流板的對(duì)稱方案投影圖三分螺旋折流板的對(duì)稱方案投影圖對(duì)稱，扇形折流板對(duì)稱，扇形折流板中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院三分螺旋折流板換熱器 1-殼體；殼體；2-管束

4、；管束；3-管板；管板；4-折流板；折流板；5-進(jìn)、出口接管進(jìn)、出口接管三分扇形螺旋折流板管殼式換熱器本體三分扇形螺旋折流板管殼式換熱器本體1/3分區(qū)布管中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院折流板軸向搭接時(shí)上、下游截面之間X型缺口處的漏流貌似泄漏面積減少，但存在指向下一級(jí)的漏流捷徑，必然影響繞行主流的傳熱可見軸向搭接不利于強(qiáng)化傳熱！這是由陳亞平首先提出的觀點(diǎn)。并被試驗(yàn)證實(shí)中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院相關(guān)試驗(yàn)研究：試驗(yàn)件管芯照片水水- -水換熱水換熱單頭螺旋單頭螺旋2020242428283232雙頭螺旋雙頭螺旋3232弓形弓形中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院周向重疊折流板的投

5、影圖 中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院圖例：圖例：數(shù)字是傾數(shù)字是傾斜角；斜角；2-是雙頭；是雙頭；seg-弓形弓形總體傳熱系數(shù)隨殼側(cè)流量的變化中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院殼側(cè)壓降隨殼側(cè)流量的變化 中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院殼側(cè)換熱系數(shù)隨殼側(cè)壓降的變化中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院ho/po綜合指標(biāo)隨殼側(cè)流量的變化中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院(ho/po)/(ho/po)seg指標(biāo)隨殼側(cè)流量的變化中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院結(jié)論 20扇形折流板方案不僅綜合指標(biāo)扇形折流板方案不僅綜合指標(biāo)(ho/p o)而且換熱系數(shù)而且換熱系數(shù)ho的數(shù)值亦高于

6、弓形折流板方案，而一般認(rèn)為在同樣殼體下，的數(shù)值亦高于弓形折流板方案，而一般認(rèn)為在同樣殼體下，弓形換熱器的換熱系數(shù)高于螺旋折流板換熱器在相同流量下弓形換熱器的換熱系數(shù)高于螺旋折流板換熱器在相同流量下的對(duì)應(yīng)值。這是關(guān)鍵問(wèn)題，因?yàn)閷?duì)于用戶來(lái)說(shuō)是不可能接受的對(duì)應(yīng)值。這是關(guān)鍵問(wèn)題，因?yàn)閷?duì)于用戶來(lái)說(shuō)是不可能接受換熱系數(shù)降低的方案，即使其壓降很低；換熱系數(shù)降低的方案，即使其壓降很低； 20扇形折流板方案是試驗(yàn)范圍內(nèi)的最佳方案，其綜合指標(biāo)扇形折流板方案是試驗(yàn)范圍內(nèi)的最佳方案，其綜合指標(biāo)(ho/ p o)的平均值與弓形折流板換熱器方案相比平均提高的平均值與弓形折流板換熱器方案相比平均提高108%； 傾斜角相同的

7、雙頭螺旋折流板方案比單頭方案的殼側(cè)換熱系傾斜角相同的雙頭螺旋折流板方案比單頭方案的殼側(cè)換熱系數(shù)和壓降都有提高，其綜合指標(biāo)數(shù)和壓降都有提高，其綜合指標(biāo)(ho/ p o)亦有所提高；亦有所提高； 周向重疊三分螺旋折流板換熱器的最佳傾斜角在周向重疊三分螺旋折流板換熱器的最佳傾斜角在20左右，左右，而不是如一些文獻(xiàn)對(duì)而不是如一些文獻(xiàn)對(duì)1/4螺旋折流板換熱器的研究得出的螺旋折流板換熱器的研究得出的40左右。對(duì)螺旋折流板的制作是福音。左右。對(duì)螺旋折流板的制作是福音。 中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院數(shù)值模擬(a) 折流板與拉桿 (b) 折流板與管束 (c) 殼體周向重疊三分螺旋折流板換熱器左視圖上切

8、面位置和編號(hào)中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院(上)主視圖上折流板編號(hào)和切面位置(下)偏心縱向切面E1上速度矢量+壓力云圖單渦型迪恩渦中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院橫切面( (左左) )折流板對(duì)稱線；折流板對(duì)稱線；( (右右) )相鄰折流板交界處相鄰折流板交界處XY-0.06-0.04-0.0200.020.040.060.08-0.06-0.04-0.0200.020.040.06pressure192001900018800186001840018200180001780017600174001720017000168001660016400162001600015800156

9、00Frame 001 18 Dec 2010 titleXY-0.06-0.04-0.0200.020.040.060.08-0.06-0.04-0.0200.020.040.06pressure19200190001880018600184001820018000178001760017400172001700016800166001640016200160001580015600Frame 001 18 Dec 2010 title相鄰折流板交界處逆向泄漏中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院相鄰折流板三角區(qū)的泄漏分析在相鄰折流板的三角區(qū)有一排管子形成阻尼作用。這對(duì)于減小逆向泄漏有利。流

10、動(dòng)方向在相鄰折流板的三角區(qū)處流體由下而上攜速度動(dòng)壓頭向上游通道流動(dòng)，但遇到逆向漏流的頂撞。中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院第二層六邊形切面第二層六邊形切面( (見見1818頁(yè)頁(yè)) )展開圖上速度矢量展開圖上速度矢量+ +壓力云圖壓力云圖由于此處有管子的阻尼，相鄰折流板交界處的短路受到限制中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院結(jié)論 正三角形排列布管是絕大多數(shù)管殼式換熱器所正三角形排列布管是絕大多數(shù)管殼式換熱器所采用的首選結(jié)構(gòu)。而三分螺旋折流板換熱器正采用的首選結(jié)構(gòu)。而三分螺旋折流板換熱器正好適合這種結(jié)構(gòu)。周向重疊三分螺旋折流板管好適合這種結(jié)構(gòu)。周向重疊三分螺旋折流板管殼式換熱器是同時(shí)具有適

11、合正三角形布管和防殼式換熱器是同時(shí)具有適合正三角形布管和防短路的結(jié)構(gòu)。短路的結(jié)構(gòu)。 三分螺旋折流板管殼式換熱器是具有高效、低三分螺旋折流板管殼式換熱器是具有高效、低阻的優(yōu)異性能的傳熱設(shè)備。比目前國(guó)際上認(rèn)為阻的優(yōu)異性能的傳熱設(shè)備。比目前國(guó)際上認(rèn)為性能最好的性能最好的1/41/4螺旋折流板換熱器緊湊而且零螺旋折流板換熱器緊湊而且零件減少；與傳統(tǒng)弓形折流板管殼式換熱器相比，件減少；與傳統(tǒng)弓形折流板管殼式換熱器相比，不僅可降低殼程流動(dòng)壓降，且同時(shí)可使殼側(cè)換不僅可降低殼程流動(dòng)壓降，且同時(shí)可使殼側(cè)換熱系數(shù)提高，并可有效抑制管束振動(dòng)破壞和污熱系數(shù)提高，并可有效抑制管束振動(dòng)破壞和污垢的形成。垢的形成。中國(guó) 南

12、京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院傾斜折流板的加工工藝革新從效率角度折流板傾斜角應(yīng)取3045大角度，但從制造角度又不希望傾斜角太大國(guó)內(nèi)大型換熱器通常取15 以下） 。傾斜折流板的傳統(tǒng)加工方法是鉆孔要用鉆?；蛳扔面I槽銑刀銑平面；每個(gè)規(guī)格、角度都要做一套工裝模具。加工工藝復(fù)雜、困難是螺旋折流板換熱器普及推廣的障礙。現(xiàn)已找到解決問(wèn)題的鑰匙！-（數(shù)控激光切割設(shè)備）。板平放，激光光束傾斜走橢圓軌跡。具有加工速度快，孔和邊的加工一次性解決，無(wú)需制作模具，下料廢料少等優(yōu)點(diǎn)。搬開了螺旋折流板換熱器普及推廣的最大障礙，可類比為將印刷術(shù)升級(jí)為激光照排?！耙环N螺旋折流板換熱器扇形折流板的加工方法”，發(fā)明專利申請(qǐng)，201910052911.x，發(fā)明人：陳亞平 折流板圓弧邊的加工亦比較困難，用立車或大型鏜銑床鉆孔及加工圓弧邊用的工裝。在斜面上鉆孔很困難，孔的定位精度差，角度大時(shí)更困難。中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院中國(guó) 南京能源與環(huán)境學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)