花隔板换热器壳程强化传热研究

论文摘要

换热器广泛应用于石油化工、能源动力、冶金、制冷、海水淡化等工业领域。随着人类环保和节能意识的增强,对于在工业生产中普遍使用的管壳式换热器,越来越受到人们的重视,因此,对换热器的研究也不断深入,开发出了各种结构型式的节能型换热器。对于管壳式换热器壳程换热性能的强化,也一直是行业内关注的重点。花隔板换热器正是基于这样的考虑而研究开发的一种新型、高效、节能的传热设备。花隔板换热器与传统的管壳式换热器的区别在于它有着独特的支撑结构,这种结构一方面能够强化传热,一方面能够有效减少壳程的流动阻力,从而到达节能,高效的传热效果。本文在前人工作的基础上,主要对4种不同隔板间距的花隔板换热器进行了强化传热研究,并取得了以下成果:1.根据相似原理进行实验研究,得到了不同隔板间距的花隔板换热器壳程传热和流动阻力准则关系式。2.在管程、壳程流量相同的情况下,隔板数为10时花隔板换热器的传热系数K比隔板数为8,9,11时的传热系数K都要高,而壳程压降Δp则约为隔板数为8,9,11时换热器壳程压降的96%～105%;而综合性能方面,即传热系数K与壳程压降Δp的比值K/Δp,隔板数为10的花隔板换热器要比其他隔板数的花隔板换热器高2%～9%。3.在相同的壳程雷诺数下,隔板数为10的花隔板换热器壳程Nu分别为隔板数为11和隔板数为9的花隔板换热器壳程Nu的109%和103%,而壳程压差Δp则分别为隔板数为11和隔板数为9的花隔板换热器壳程压差Δp的89%和102%,综合性能Nu/Δp分别为两者的123%和101%。4.换热器换热性能改进的最终目的是为了提高工业中的换热效果,因此为了能够在实际工业中体现换热性能的改进,本文采用了在相同功耗情况下比较花隔板与折流板换热器换热性能K的方法。并根据研究结果,提出了花隔板与折流板换热器的使用建议。最后,本文总结了研究结果并对进一步的研究提出了建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题背景、来源和意义
• 1.2 强化换热技术研究进展和研究手段
• 1.2.1 管壳式换热器的研究现状
• 1.2.2 花隔板换热器的主要特点
• 1.3 本文的主要研究工作
• 2 强化传热原理
• 2.1 对流换热概述
• 2.1.1 对流换热过程
• 2.1.2 对流换热过程的分类
• 2.1.3 表面传热系数和对流换热微分方程
• 2.2 对流换热强化原理
• 3 花隔板换热器的实验研究
• 3.1 实验目的和任务
• 3.2 实验测试对象
• 3.3 实验系统构成及功能
• 3.4 实验系统的测试项目、测点布置和要求
• 3.4.1 流量的测定
• 3.4.2 温度的测定
• 3.4.3 压差的测定
• 3.5 实验原理
• 3.5.1 壳程传热准则关系式的确定
• 3.5.2 壳程流体压降的测定
• 3.6 实验步骤
• 4 实验数据及实验结果
• 4.1 隔板数为11 块时的实验数据
• 4.2 隔板数为10 块时的实验数据
• 4.3 隔板数为9 块时的实验数据
• 5 实验结果分析
• 5.1 传热系数 K、壳程压降 Δp 和综合性能 K/Δp 的比较
• 5.1.1 管程速度为0.56m/s 时性能比较
• 5.1.2 管程速度为1.00m/s 时性能比较
• 5.2 壳程 Nu、壳程压降 Δp 和综合性能 Nu/Δp 的比较
• 5.3 同功耗时或同压差时花隔板换热器与折流板换热器的传热性能K 的比较
• 5.3.1 管程流速为1.00m/s 时的性能比较
• 5.3.2 管程流速为1.21m/s 时的性能比较
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献