水滴型纏繞管換熱器殼程流動與傳熱研究

田 楊，陳光輝，李建隆

（青島科技大學化工學院，山東青島 266042）

水滴型纏繞管換熱器殼程流動與傳熱研究

田 楊，陳光輝，李建隆

（青島科技大學化工學院，山東青島 266042）

采用 SolidWorks 建立了水滴型纏繞管式換熱器的物理模型，利用 Fluent流場模擬軟件，考察了不同入口流速下的水滴型管與圓管換熱器殼側流動和傳熱性能。結果表明：與圓管換熱器相比，水滴形管換熱器由于換熱管截面流線型結構的導流作用，流體在殼程內壓力分布更均勻，殼程阻力較小，降低了纏繞管式換熱器殼程的壓降。水滴形管的阻力系數和壓降較圓管大幅度減小，當入口流速為0.4m/s時，水滴形管的努塞爾數是圓管的94.2%，而其阻力系數只有圓管的75%，PEC 指數提高了5%，研究工作可為新型換熱器的開發與設計提供指導。

傳熱；數值模擬；水滴型管

1 纏繞管式換熱器的研究進展

纏繞管式換熱器是一種緊湊高效的管殼式換熱器，具有結構緊湊、雜質沉積率小、管內操作壓力高、換熱效率高[1]的優點。在低溫甲醇洗、液氮洗、煤氣化廢熱回收、煤油回收、稀有氣體的液化深冷及分離[2]等領域廣泛應用。

國內外學者對纏繞管式換熱器內流體的流動和傳熱機理進行了研究：由于換熱管的螺旋環繞形式，流體在流動的過程中產生離心力，離心力產生了垂直于主流方向的二次流[3]，強化了流體傳熱。Jeschke[4]和 Ito[5]等根據實驗的結果對湍流狀態下纏繞管管內流體的流動狀態進行了研究，得到了努塞爾數和阻力系數的準則關系式。……