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管式换热器的“斜向流”设计 续

 

帘式折流片对壳程流体具有较强的导向和扰动作用。相邻两折流片之间形成倾斜流道,壳程流体流入这些倾斜通道,通道内主流区流体活动方向在折流片的强制导向作用下与换热管成一定角度,夹角的大小可通过折流片的倾斜角度予以调节。相对于折流杆换热器壳程流体活动方向基本上平行于换热管,这种活动状态更有利于冲洗换热管壁,使得壳程流体总体上呈纵向活动的趋势下,折流片与换热管接触处的局部区域又存在类似于折流板换热器中的横向活动。跟着流体流速加快和揣动程度增加,流体对管外边界层的剪力加大,从而使液膜持续减薄,既充分利用了因横向流对换热管更为强烈的冲洗作用引起的边界层削弱的上风,又改善了完全横向活动导致的活动死区大、换热面积利用率较低的弊端,减小了折流板换热器壳程流体因受到折流板横向阻挡和翻越折流板导致的压力损失;壳程流体在倾斜流道中受迫活动形成射流,对主流区流体的吸卷和扰动作用强烈,有助于进一步进步主流区的揣动程度和均匀流速,据数值模拟结果显示,在平等结构尺寸和入口流量下,帘式折流片换热器壳程轴向均匀流速较折流杆换热器有大幅度地进步;折流片的开孔直径略大于换热管的外径,倾斜放置与换热管接触后,在换热管外壁附近形成外形复杂的孔隙,壳程流体中除主流区流经倾斜通道冲洗换热管外,部门流体穿越这些孔隙,在换热管外壁处产生贴壁射流,进一步增强了流体对管壁的冲洗程度;折流片外缘上的突起部位,嵌入相邻换热管之间,除起到支撑和定位换热管的作用外,对换热管间的流体提供较强的扰动作用,在其后产生漩涡尾流,进步了壳程流体的局部揣流度。流体的流速越大,揣动越激烈,从而强化了传热,在漩涡强度减弱后,流体通过后面的折流元件又产生新的漩涡;折流片倾斜放置,若用于冷凝器时对冷凝液还有引流作用。


倾斜放置的折流片因其自身的结构特点,对壳程流体的扰动效果显著强于折流杆,在平等壳程流量下,帘式折流片换热器壳程压降有所升高,而壳程流体的揣动程度高于折流杆换热器,壳程换热系数显著升高;因其形体阻力和对流体的阻挡程度小于弓形折流板且部门消除了活动死区,故壳程压降又较弓形折流板换热器大幅降低。故在管壳式换热器壳程中,“斜流向”是一种较为理想的活动状态,有明显的强化传热效果。

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