螺旋片强化的套管式换热器壳侧传热特性

为揭示螺旋片强化套管式换热器壳侧传热的机理,以指导此类换热器的进一步强化,对螺旋片强化的套管式换热器壳侧的传热和阻力特性进行了实验研究,并与光滑内管换热器进行了比较;利用可实现的k-ε湍流模型,对螺旋片强化的套管式换热器壳侧流体的流动和传热特性进行了数值模拟,研究了正交螺旋坐标系下壳侧螺旋通道中的流场结构。实验结果表明,螺旋片能显著提高套管式换热器壳侧的传热性能;在Re为4000～14000,螺旋升角分别为45°、37°、27°、14°的换热器的传热系数是光滑内管换热器的1.3～4.2倍;螺旋升角越小的换热器传热效果越好,但压降也越大。数值模拟结果表明,螺旋片能改变壳侧流场结构,使流场中产生了二次流动,从而强化了传热;螺旋升角越大,螺旋通道中心处的二次流动越弱。因此,对于螺旋升角较大的换热器,采用螺旋片复合其它强化技术改善螺旋通道中心处的二次流动状况是进一步提高其传热性能的关键。