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管壳式换热器中采用单弓形折流板时,壳程流体在挡板间会产生滞留区。即在折流板背离流体主流方向的一侧,特别是在折流板根部位置,存在部分流体在此区域打旋,此处滞留流体没有进行充分的热交换或热交换速度太慢,从而不利于壳程的传热。
通过折流板管桥适当部位开孔后,在一定程度上改善了换热器壳程传热与流阻性能。在折流板根部的部分主流流体将穿过孔洞,激活了滞留区,加快热交换速度,提高传热效率;同时使壳程部分横向主流体变为纵向流动,减小了流体横向冲刷管束和折流板局部的阻力。
本文依次就管桥开孔数量与布局、管桥开孔直径大小及折流板间距对壳程传热与流阻性能的影响进行了试验研究。通过试验数据的处理与分析,探究出了最优的折流板管桥开孔方案,用线性回归法建立了壳程努塞尔数及阻力系数与雷诺数的试验关联式。
试验数据结果处理与分析表明:传热与流阻综合性能最优的管桥开孔折流板,此时折流板间距为150mm、开孔数为8、孔径为8mm、开孔总面积与圆缺处流通面积之比为O.16。与未开孔折流板相比,在壳程雷诺数Reo为1.6×104时,其壳程努塞尔数Nu。提高6.54%、对数平均温差△tm升高1.60~C、总传热系数K提高3.48%、热流密度q增加7.¨%、壳程阻力系数ξo下降33.30%、综合性能指标Nuo/~0029提高21.60%。