管壳式换热器壳侧气液两相流动特性研究

"换热器各流路对壳侧气液两相流动特性的影响 (2002年)" 本文是一篇工程技术领域的论文，主要探讨了管壳式换热器中壳侧气液两相流动特性受旁路和泄漏流的影响。研究以Ishihara两相流动模型为理论基础，通过实验采用空气-水两相混合物，分析了壳侧旁路（即绕过管束的流路）和泄漏流（在折流板和管束间以及壳体内壁间的缝隙中流动的流体）对气液两相流体流动特性的具体影响。 首先，研究人员建立了一个以横掠管束的主流路为基础的错流区通用两相压降计算关联式，用于模拟和预测壳侧的压降情况。这一关联式考虑了错流区的复杂流动状况，旨在提高对实际换热器性能的预测准确性。 其次，论文深入研究了主流路、旁路和泄漏流中的气液分布情况。研究发现，主流路和旁路中气液各自的占比在不同的流型下有显著差异，且这种比例的波动范围较大。这意味着气液在壳侧的分布并不均匀，这将直接影响到换热效率。 接着，论文分析了泄漏流对壳侧单相和两相总流量在各个分流路的流量分配。泄漏流的存在会减少参与实际换热的流体总量，导致换热器的整体换热能力下降。具体来说，折流板/换热管之间的泄漏流对两相流动特性的影响相对较小，而折流板/壳体之间的泄漏流则有较大的影响。 此外，文章还提到了管壳式换热器在热能动力工程、制冷空调、核反应工程以及石油化工等领域的广泛应用，并指出在实际设备中，由于制造和装配的限制，经常会出现管束与壳体之间的间隙，这些间隙中的流体会对主流产生分流作用，从而影响换热器的压降和实际换热效果。 论文引用了Tinker在1949年提出的壳侧流动模型，该模型将壳侧流体分为错流区，以便更好地理解和模拟各种流路的流动特性。通过对这些模型和实验数据的分析，研究人员提供了更深入的理解，有助于优化设计和改善管壳式换热器的性能。 关键词包括横掠管束流动、旁路气液两相流动、泄漏流、壳侧气液两相流动以及TEMA-E管壳式换热器，这些关键词反映了研究的主要内容和技术焦点。 这篇论文对管壳式换热器壳侧气液两相流动特性的研究具有重要的工程实践意义，对于提升换热器设计和运行的效率，减少能源浪费，以及在不同工业领域的应用具有指导价值。