摘要　對螺旋折流板換熱器和傳統(tǒng)的弓形折流板換熱器進行了殼程傳熱性能和殼程的阻力的對比,同時通過實驗方法對30°、40°螺旋角的螺旋折流板換熱器進行了殼程傳熱性能和殼程阻力的研究,得出螺旋折流板換熱器的螺旋流動強化了傳熱,螺旋折流板換熱器的殼程阻力比弓形折流板換熱器的小。
    關鍵詞　弓形折流板　螺旋折流板　螺旋流　傳熱系數(shù)
　　目前,我國石化、電力等行業(yè)工藝流程中應用的冷換設備多數(shù)為管殼式換熱器,在各種換熱設備中占據(jù)著主導地位。由于在役的管殼式換熱器大多為傳統(tǒng)的垂直弓板換熱器,換熱效率比較低,因此,提高設備的換熱效率、降低壓力降成為冷換設備技術進步面臨的主要問題。
    為了提高換熱效率,人們在應用強化異形管上做了很多嘗試。異形管確實起到了改善管內流體流動形態(tài)、提高膜傳熱系數(shù)的效果,但由于總的傳熱系數(shù)是由于管內膜傳熱系數(shù)、管外膜傳熱系數(shù)、管壁導熱系數(shù)及污垢熱阻等因素組成,當影響管外膜傳熱系數(shù)熱阻成為控制熱阻時,僅改善管內傳熱條件是沒有多大意義的。只有同時減少管外熱阻、提高管外膜傳熱系數(shù),才能真正提高整臺換熱器的換熱效率。為此,美國菲力浦公司首先推出了折流桿列式換熱器。折流桿折流結構突破了垂直弓板折流結構導致的介質橫向流流動方式,采用縱向流流動方式,降低了壓力降,而且由于折流桿的插入,流體形成卡門渦街,增加了介質擾動形成紊流,提高了殼程的膜系數(shù)。但是折流桿換熱器有一定的局限性,即當殼程介質粘度較大時無法形成渦街。殼程流體被限制在流層狀態(tài),膜傳熱系數(shù)顯著降低,因此,在原油換熱、渣油換熱等系統(tǒng)不適合用這種換熱器。
    1弓形折流板與螺旋折流板換熱器的比較
　　弓型折流板換熱器中,弓型折流板使流體橫向沖刷管束,提高了殼側流體的換熱能力,但是,由于流體在接近殼體壁面處的突然轉向使能量損耗迅速增大造成殼側的沿程壓力降的增大,另外,由于折流板與殼體之間的旁流和換熱管與折流板之間漏流及死區(qū)的存在（如圖1）,使其殼側流動特性的缺點十分明顯。螺旋折流板換熱器正是針對弓型折流板換熱器殼側流動的缺點提出的,通過改變殼側折流板的布置,使殼側流體呈連續(xù)的螺旋狀流動。因此,理想的折流板布置應該為連續(xù)的螺旋曲面。但是,螺旋曲面加工比較困難,而且換熱管與折流板的配合也比較難實現(xiàn)?？紤]到加工上的方便,采用一系列的扇形平面板（稱之為螺旋折流板）替代區(qū)面相間連接,在殼側形成近似螺旋面,使殼側流體產(chǎn)生近似連續(xù)螺旋狀流動。在螺旋折流板換熱器中（如圖2）,流體在殼側的流動方向是連續(xù)變化的。不存在突然轉向的流動,極大的降低了流動阻力。流體與換熱管有一螺旋傾角流體螺旋狀的繞過換熱管束,不僅流動阻力小,而且不存在滯死區(qū),流動特性的優(yōu)點是顯而易見的。

   2試驗
   2.1　試驗主要設備及儀器
　　本次實驗對殼層直徑為φ273ｍｍ×3ｍｍ,2臺換熱器芯組都是44根兩管程長2498ｍｍ,φ19ｍｍ×2.0ｍｍ換熱管排成,30°、40°螺旋角的螺旋折流板換熱器芯組進行傳熱性能及壓降的研究。試驗在我校的換熱性能綜合測試實驗臺上進行,主要測試儀表、設備為:測溫:精密溫度計,分度0 1℃,量程0～50℃和0～100℃;測壓:Ｕ型管壓差計;流量計:ＬＺＢ一100轉子流量計并聯(lián),量程8～50ｍ3/ｈ;因為油的粘度較大,本試驗設計為:管程走水ρ=998.2ｋｇ/ｍ3,流量定值為18ｍ3/ｈ:殼程走油,密度ρ=836ｋｇ/ｍ3。
  2.2　實驗流程
    本裝置主要包括兩個回路、四個部分。兩個回路為:換熱系統(tǒng)的管程部分和殼程部分。冷流體走殼程,熱流體走管程。實驗時分別測試水水換熱和水油換熱兩組實驗。水,四個部分包括:①冷水的儲罐;②熱水的儲罐及加熱系統(tǒng);③熱油的儲罐及加熱部分;④循環(huán)動力系統(tǒng)。