螺旋折流板
螺旋折流板的提出基于這樣一種思想:通過改變殼側折流板的布置,使殼側流體呈連續(xù)的螺旋狀流動。因此 ,理想的折流板布置應該為連續(xù)的螺旋曲面,能夠使流體沿著一個連續(xù)不間斷、不漏流的螺旋曲面運動。
工作原理
連續(xù)螺旋折流板,可以使殼程的流體呈螺旋柱塞流狀態(tài)流動,從而快速增加流體之間的混合,使流體之間的溫度差異得到快速消除,實現(xiàn)高效的傳熱。
結構特點
理想的螺旋折流板應該為一個連續(xù)不間斷、不漏流的螺旋曲面,并具有以下特點：
1、螺旋面為直紋曲面。
2、曲面各處法向等厚。
3、直紋曲面螺旋折流板開孔前處處連續(xù)。
4、螺旋折流板從旋轉中心到外徑連續(xù),中間無斷開。
5、無論螺旋折流板外直徑多么大,中心孔螺旋線都趨向于直線。
6、折流板管孔在管板平面上的投影為正圓形,且靠近中軸線處的大傾斜角度位置也嚴格按尺寸開孔。
性能優(yōu)勢
與傳統(tǒng)的弓形折流板換熱器相比,連續(xù)螺旋折流板換熱器具有強化傳熱、殼側壓降小、流速高、流速均勻、流動滯死區(qū)少等諸多優(yōu)點。
阻力、壓降小
弓形折流板會使流體呈“Z”形來回折返,殼程阻力偏高,螺旋折流板能夠使流體螺旋前進,降低殼程阻力20%~50%。
流動滯死區(qū)少
弓形折流板換熱器殼程內(nèi)流動滯死區(qū)多,容易結垢,結垢速率大會導致?lián)Q熱器傳熱性能下降快。螺旋折流板換熱器殼程內(nèi)幾乎沒有流動滯死區(qū),流速分布均勻,不容易結垢,能夠延長換熱器使用周期。
傳熱效率提高
弓形折流板換熱器由于流動滯死區(qū)多,導致溫度分布不均,螺旋折流板換熱器幾乎沒有流動滯死區(qū),溫度分布均勻,傳熱效率能夠提高10%~30%
誘導振動減小
弓形折流板換熱器內(nèi)換熱管液體來回沖撞,產(chǎn)生誘導振動,換熱管與管板連接接頭容易產(chǎn)生焊縫裂紋,螺旋折流板換熱器換熱管持續(xù)朝一個方向受力誘導振動得到改善,換熱管與管板連接接頭更可靠。
科研歷程
由于理想的螺旋折流板加工困難,一般采用若干個1/4的扇形平面板替代曲面相間連接,形成近似的螺旋面,在折流時流體處于近似螺旋流動狀態(tài)。這樣的非連續(xù)螺旋折流板仍存在諸多不足之處,例如扇形板連接處是非光滑的銳角過渡,對軸向運動的流體存在反壓,流體通過時的突然轉向會造成能量損失,在螺旋角較大時能耗更嚴重;相鄰兩片扇形板空間對接時,必須附加角接板才能填補縫隙,既費工又廢料,又增大了流體的阻力。相比之下,具有理想螺旋曲面的連續(xù)型螺旋折流板有著更好的傳熱與流動特性,但在實際應用時必須首先解決其加工難題。
直到2019年,連續(xù)螺旋折流板的加工技術取得突破,成功加工出理想的連續(xù)螺旋折流板。
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