语音计算矩形面积_【2020年第7期】螺旋折流板换热器质心当量矩形通用计算模型...

DOI：10.11949/0438-1157.20200085

引用本文：郑舒星, 朱子龙, 陈亚平, 吴嘉峰. 螺旋折流板换热器质心当量矩形通用计算模型[J]. 化工学报, 2020, 71(7): 3050-3059

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螺旋折流板换热器质心当量矩形

通用计算模型

郑舒星，朱子龙，陈亚平，吴嘉峰

(东南大学能源与环境学院，低碳型建筑环境设备与系统节能教育部工程中心，江苏南京 210096)

/ 文章亮点 /

螺旋折流板换热器可以克服弓形折流板换热器存在流动死区等缺陷，尤其是把防短路与正三角形布管相结合的三分和六分周向重叠螺旋折流板换热器方案具有优良的传热和流动性能，并可降低大型换热器折流板的制造难度。螺旋折流板换热器通用的设计方法是促进其发展与普及应用的前提。现有螺旋折流板换热器螺旋通道的截面积是按照通道中被管排阻挡的最小截面计算的，而实际上螺旋流是逐步通过最小截面的，即螺旋通道截面是由最小截面和管间最大截面共同构成的。由于按最小截面公式计算的雷诺数不准确，因此无法获得预测努赛尔数和摩擦因子与雷诺数关系的通用关联式。本文提出了一种新型质心当量矩形(MCER)模型，可以较精确地计算螺旋折流板换热器的螺旋通道的截面积和壳侧流体雷诺数，并采用商用软件HTRI和文献的实验数据对MCER模型进行了验证，获得了较满意的结果。在相同条件下，按MCER模型计算壳侧努赛尔数Nu_o的结果与采用换热器设计软件HTRI对四分螺旋折流板换热器所计算结果的误差在-10%~5%范围内，与两组文献实验结果的误差分别在±18%和-5%~15%范围内，但其摩擦因子的公式结果与上述来源结果比较的误差都比较大，需要进一步完善。

图1 质心当量矩形(MCER)模型示意图

/ 作者及团队介绍 /

第一作者：郑舒星(1995—)，男，硕士研究生，1416254977@qq.com

通讯作者：陈亚平(1956—)，男，博士，教授，博士生导师，ypgchen@sina.com

本团队围绕螺旋折流板换热器进行了一系列研究工作，主要包括：

1) 针对图2(a)所示的普通首尾相接的螺旋折流板连接方式存在的相邻折流板连接处的短路泄漏问题，提出了图2(b)所示周向重叠三分(六分)螺旋折流板换热器结构，具有适合正三角形布管与防短路的特点，采用折耳[图2(c)]或倾斜垫圈[图2(d)]来补偿倾斜角；

2) 指出轴向搭接的外侧缺口开启了指向下游通道的捷径，是一种不合理的设计；

3) 数值模拟采用正六边形等特殊切面展示了螺旋主流、二次流和三角区的泄漏流；

4) 立式三分螺旋折流板冷凝器，包括变导程、挡液堰、疏水缺口等强化疏水，减薄液膜的结构；

5) 轴向分隔螺旋折流板换热器，如图2(d)所示，应用场合：a通过倾斜角系列化来减少螺旋折流板模具；b对于凝结等过程要求截面积变化来适应容积流量变化的场合，采用相同倾斜角的折流板；c采用小倾斜角螺旋折流板来实现大导程，减轻由垂直激光切割加工的管孔对管子的磨损；

6) 半圆柱空间梯式螺旋折流板换热器，用于逆流式U型管换热器；

7) 提出了倾斜激光束切割加工螺旋折流板的方法；

8) 提出了质心当量矩形模型计算螺旋折流板换热器的螺旋通道截面积，用于预测努赛尔数和摩擦因子与雷诺数关系的通用关联式，由此编制通用的螺旋折流板换热器设计和校核程序软件。

图2 螺旋折流板的连接方式

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