周向重叠三分螺旋折流板换热器壳侧性能试验研究

对倾斜角为20°、24°、28°和32°的单头以及32°的双头周向重叠三分螺旋折流板换热器和弓形折流板换热器的传热和压降性能进行了测试,换热器采用公共壳体和可更换管芯结构。采用壳侧轴向雷诺数和轴向欧拉数分别作为反映壳侧流量和阻力系数的无因次参数。试验结果显示在试验范围内周向重叠三分螺旋折流板换热器壳侧换热系数、壳侧压降和综合性能指标都随着倾斜角增大而减小;倾斜角20°方案的性能指标最佳,其平均壳侧努塞尔数和轴向欧拉数与弓形折流板方案的数值之比分别为1.123和0.45;双头螺旋折流板方案的换热系数和压降都大于同样倾斜角的单头螺旋折流板方案,但两者的综合性能较接近。     

三分螺旋折流板换热器壳侧流场温度场模拟

建立了三分螺旋折流板换热器壳侧流动与传热的数学模型,对其流场、温度场和压力场的数值模拟结果在多个纵剖面和横切片上进行了展示。可见在螺旋通道的轴心和靠近壳体的折流板外缘区域局部速度较高,在折流板背流面呈现出有利于强化掺混作用的回流区,流道内几乎没有流动死区;壳侧流体温度为稳步均匀下降趋势,并呈现从圆周的外缘向轴心方向逐渐递减;而压力场则呈现明显的周期性和阶梯性。