無(wú)死角螺旋板式熱交換器傳熱與流動(dòng)特性

無(wú)死角螺旋板式熱交換器作為熱交換器的典型結(jié)構(gòu)形式之一，廣泛應(yīng)用于煤化工、煉鋼、制冷、污水處理等行業(yè)。適用于汽-汽、汽-液、液-液對(duì)流傳熱，蒸汽;令凝傳熱和液體蒸發(fā)傳熱，具有傳熱系數(shù)高，污垢熱阻小等諸多優(yōu)點(diǎn)。

無(wú)死角螺旋板式熱交換器的綜合性能對(duì)石化、制冷等行業(yè)裝置的能性綜合利用與節(jié)能起到重要的作用。目前針對(duì)無(wú)死角螺旋板式熱交換器的研究大多集中在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、失效分析等方面，對(duì)其傳熱與流動(dòng)特性及其影響因素的硏充相對(duì)較少。

采用數(shù)值模擬方法對(duì)螺旋板式換熱器流道中添加螺旋形擾流體的工況進(jìn)行數(shù)值模擬。分析了添加擾流柱對(duì)換熱器流動(dòng)換熱特性的影響；基于火積耗散理論，分析了螺旋板式換熱器運(yùn)行過(guò)程中因傳熱和壓降造成的火積耗散數(shù)與冷流體出口溫度、流速的關(guān)系。

（1）換熱面積一定的尊旋板式熱交換器，相同流速下當(dāng)星直徑較大時(shí)總換熱系數(shù)相對(duì)較高，壓力降相對(duì)較低。當(dāng)星直徑由19.7mm増加至37.9mm時(shí)，總傳熱系數(shù)相對(duì)增加9%，平均壓力降相對(duì)降低45%.而定距柱密度由200個(gè)血2增加至800^m2時(shí)，總傳熱系數(shù)相對(duì)增加17%，壓力降相對(duì)増加129%。關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)壓力降的影響高于對(duì)總傳熱系數(shù)的影響。

（2）冷流體進(jìn)口溫度的提高可増強(qiáng)對(duì)流換熱效果，減小流體流動(dòng)的阻力。當(dāng)冷流體進(jìn)口溫度從18°C提高到30°C時(shí)，其總傳熱系數(shù)相對(duì)增加6%，而平均壓力降相對(duì)降低5%。

（3）基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)湍流狀態(tài)下螺旋流的對(duì)流換熱系數(shù)和壓力降準(zhǔn)則式進(jìn)行了擬合并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)流換熱系數(shù)擬合公式的平均相對(duì)誤差為5.4%，壓力降擬合公式的平均相對(duì)誤差為6.3%，均顯著低于標(biāo)準(zhǔn)推薦公式的平均相對(duì)誤差擬合公式為螺旋板換熱器的能效評(píng)價(jià)奠定了基礎(chǔ)。

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