单弓折流板管壳式换热器壳程局部传热及流阻研究.pdf

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1、第33卷第5期2012年10月化学工业与工程技术JournalofChemicalIndustry＆EngineeringV01．33No．50ct．。2012单弓折流板管壳式换热器壳程局部传热及流阻研究黄阔(广州市能源检测研究院，广东广州510170)摘要：对半圆形单弓折流板管壳式换热器壳侧局部传热性能、局部流速及阻力进行了实验研究，测量结果表明，其壳侧局部传热膜系数的变化规律与相应点速率变化规律相一致。所取24个测量位置点分布较为合理，基本上反映了换热器局部相应换热及流场分布规律。同时归纳出换热器壳侧的平均努塞尔准数Nu与雷诺准

2、数Re的关联式及流动阻力系数，与雷诺准数Re的关联式，为换热器的实际运用提供了参考依据。关键词：单弓折流板壳侧传热膜系数速度场阻力系数中图分类号：TQ051．5文献标识码：A文章编号：1006—7906(2012)05—0012—05Studyonshell—sidelocalheattransferandflowresistanceofshell—and—tubeheatexchangerwitharcbafflesHL舱NGKUO(GuangzhouEnergyTestingAcademe，Guangzhou510170，Chi

3、na)Abstract：Thelocalheattransferperformance，localflowvelocityandresistanceofshelPand-tubeheatexchangerwitharcbafflesarestudied．Themeasurementresultindicatesthatthechangerulesofthelocalheattransfercoefficientoftubebundleandvelocityofgasflowinshell～sideareconsistent．Thet

4、wenty-fourmeasuringpositionsareselectedsuitably，andcanreflectthechangerulesofthelocalheattransferandvelocityofgasflow．TherelevanceequationsbetweentheaverageNuandRenumber，andtheflowresistancecoefficientfandRenumberinshell—sideoftheheatexchangeraresummarized，SOitprovidet

5、hereferencefordesigningthiskindofheatexchangers．Keywords：Arcbaffles；Heattransfercoefficientofshetl—side；Velocityfield；Coefficientofflowresistance高效节能过程装备的研究开发是当今工程节能的重要手段。生产中的换热器是基本的传热设备，其动力消耗和投资在整个工程中占有重要的份额。据统计，在热电厂中，如果将锅炉视为换热设备，则换热器的投资约占整个电厂投资的70％左右；在石化企业中，换热器的投资也约占

6、总投资的30％～40％；在炼油厂中，该项投资约占总投资的35％～40％[1]。鉴于换热器在工业生产中的重要性及能耗又较大的现状，改进和提高换热器性能及其传热效率成为节能降耗的重要途径，也将产生重要的经济和社会效益。在各类换热器中，管壳式换热器具有其固有的优势，加之多年来获得较大的发展，所以目前仍是各种耗能工业中应用最普遍的一种。于是研究管壳式换热器的强化传热问题对于提高换热器的用能效率和降低工业部门的能耗具有重要的现实意义。从1947起，Bergelin和Colurn便开始了管壳式换热器的实验研究，观察了管束排列、折流板切割高度及间

7、距、泄漏、旁路对壳侧压降和换热的影响，得到了大量实验数据[2-5]。为了使管壳式换热器壳程局部传热与流体流动情况更清晰、更透彻，笔者设计、制造了一种可视化的半圆形单弓折流板管壳式换热器。该换热器采用可视化的有机玻璃作为壳体，壳程整体采用单弓折流板支撑方式，传热管的传热实验部分采用金属加热棒，非传热部分采用耐高温的PVC塑料管，且整个换热器的结构成半圆形结构。1实验研究对象和研究方法1．1研究对象半圆形单弓折流板管壳式换热器是本实验的研收稿日期：2012一04—21。作者简介：黄阔(1982一)，男，湖北天门人，硕士研究生，工程师，现

8、主要从事能源计量、节能研究。黄阔单弓折流板管壳式换热器壳程局部传热及流阻研究·13·究对象，其内部为单壳程结构。单弓折流板支撑结构的管壳式换热器结构参数见表1。表1半圆形单弓折漉板管壳式换热器的结构参数结构名称尺寸数据换热器高度h／m