【摘要】：

　　大小孔折流板換熱器是一種新型殼程導(dǎo)流結(jié)構(gòu)管殼式換熱器,該換熱器殼程采用大小孔折流板結(jié)構(gòu)形式,使傳統(tǒng)弓形折流板的橫向流變?yōu)榫哂兄芷谛浴笆湛s、噴射”的縱向環(huán)隙貼壁射流,從而顯著減小了管束流體誘導(dǎo)振動,有效降低了殼程壓力降,提高了換熱器的綜合換熱性能。本文對大小孔折流板換熱器進行系統(tǒng)研究,主要內(nèi)容以及創(chuàng)新成果如下：

　　(1)研究了一種新型大小孔折流板結(jié)構(gòu),該折流板是在整圓形折流板上按一定規(guī)律排布大孔和小孔,小孔與普通弓形折流板一樣用來支撐管束,大孔是使殼程流體流過管子與大孔之間的間隙,沿著管壁形成環(huán)隙貼壁射流。相鄰兩個大小孔折流板的大小孔排列正好相反,這樣可以有效地支撐管束。

　　(2)提出了環(huán)隙貼壁射流的概念,環(huán)隙貼壁射流是流體流過環(huán)形縫隙并貼管壁流動的壁面射流。本論文通過數(shù)值方法研究了單股環(huán)隙貼壁射流和雙股環(huán)隙貼壁射流的速度分布規(guī)律、*大速度衰減規(guī)律、半擴展寬度變化規(guī)律、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和表面摩擦系數(shù)沿管子軸向的變化規(guī)律等,并揭示了孔隙寬度和孔間距等參數(shù)對環(huán)隙貼壁射流的流動和傳熱的影響。

　　(3)實驗研究了正方形排列和三角形排列不同大孔直徑大小孔折流板換熱器的流動和傳熱規(guī)律。實驗發(fā)現(xiàn),采用大小孔折流板換熱器可以顯著地降低管殼式換熱器的殼程壓降,降低幅度可達50%：實驗也發(fā)現(xiàn),若與弓形折流板換熱器具有相同管子排列方式和板間距情況下,大小孔折流板換熱器的殼程傳熱系數(shù)有所下降。

　　(4)建立了經(jīng)過實驗驗證的大小孔折流板換熱器數(shù)值分析模型,利用數(shù)值模擬方法研究了大小孔折流板換熱器的流動和傳熱規(guī)律,揭示了大孔直徑、板間距等參數(shù)對換熱器殼程壓降和殼程傳熱系數(shù)的影響。結(jié)果表明,流體流經(jīng)大小孔折流板孔隙時,其局部傳熱系數(shù)和局部摩擦系數(shù)都會突然增大,然后緩慢降低。大小孔折流板換熱器的殼程壓降和殼程傳熱系數(shù)隨著大孔直徑和板間距的減小而升高。如果選擇合適的大孔直徑和板間距,大小孔折流板換熱器具有較高的殼程傳熱系數(shù)和較低的殼程壓降。

　　(5)根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果擬合出了大小孔折流板換熱器殼程壓降和殼程傳熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)式,為其工業(yè)設(shè)計提供依據(jù)。

　　(6)通過建立有限元流固耦合模型,分析了大小孔折流板換熱器在流體過程中產(chǎn)生的誘導(dǎo)振動。與普通的弓形折流板換熱器進行比較發(fā)現(xiàn),本論文提出的大小孔折流板換熱可以有效地降低換熱器的誘導(dǎo)振動。

　　(7)通過對大小孔折流板與圓弧切線波紋管復(fù)合結(jié)構(gòu)換熱器的強化傳熱實驗研究發(fā)現(xiàn),與普通弓形折流板換熱器相比,圓弧切線波紋管與大小孔折流板復(fù)合結(jié)構(gòu)換熱器能有效降低其殼程壓降;其綜合性能要遠高于普通弓形折流板換熱器。

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