换热器结构优化与换热性能评价指标研究

• 作者: 刘秀峰 张诗 周志杰 郑浩 王成泽 时红远 李梦杰
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 传热 换热器 设计 实验验证 评价指标 优化
• 年，卷（期）: 2021,（S1）
• 所属期刊栏目: 流体力学与传递现象
• 页码范围: 98-105
• 页数: 7页
• 分类号: TQ028.8
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20191189

摘要

某运载器中冷却器存在若干问题：壳侧压力损失较大；采用的弓形折流板结构使得壳侧工质呈现出Z字形流动，在折流板后易形成流动死区，促使壳侧结垢，使得换热器总传热性能降低。提出了两种针对壳侧结构的强化换热设计方案。方案一为减少弓形折流板数量、增加折流板间距；方案二为采用螺旋折流板替换原有的弓形折流板。为验证文中采用的热力设计方法的准确性，根据文献中的实验结果针对弓形折流板和螺旋折流板管壳式换热器热力设计方法进行了验证，结果表明文中采用的热力设计方法得到的计算数据与实验结果的偏差在37%以内，满足工程设计需求。优化方案根据优化参数不同，其优化结果有所不同，基本存在以下规律：优化设计可使换热器管壳两侧总压降减小，但同时其换热性能也下降。因此，需要一个综合指标来进行评价。文中提出以换热量Q与换热器流动阻力引起功耗的比值作为综合性能评价指标。该指标表示换热系统克服换热器流动阻力消耗单位泵功下的换热量，其值越大，单位泵功下换热量越高，经济性越好。经过计算发现最优方案相对原始方案，综合评价指标提高了约22.2%。