管壳式换热器：弓形折流板与螺旋折流板的流动与传热对比

"折流板结构对管壳式换热器壳程流动与传热的影响 (2007年) - 胡岩，孙中宁 - 应用科技" 这篇论文主要探讨了管壳式换热器中不同折流板结构（弓形折流板和连续螺旋折流板）对其壳程流动及传热性能的影响。管壳式换热器是工业生产中广泛使用的设备，其性能直接影响到能源效率和过程的经济性。折流板的设计是优化换热器性能的关键因素之一，因为它可以改变流体在壳程中的流动路径和速度，从而影响传热效率。 作者胡岩和孙中宁运用 Fluent 软件进行了数值模拟分析，这是一种流行的商业流体力学软件，用于解决复杂的流体动力学问题。他们通过该软件模拟了两种不同折流板结构下的流场、流动阻力和换热情况，并将计算结果与实验数据进行了对比，以验证模型的准确性。 研究发现，弓形折流板换热器的壳程存在明显的流动滞流区，这意味着流体在某些区域流动缓慢，这可能导致局部传热效率下降。而连续螺旋折流板换热器的流场分布相对均匀，减少了滞流现象，使得流体能够更均匀地分布在壳程中，提高了整体流动效率。 在相同流量条件下，螺旋折流板换热器的流动压降仅为弓形折流板换热器的约32%，这意味着螺旋折流板结构对流体的阻力较小，有助于降低能耗。然而，尽管螺旋折流板的换热能力略低，但在单位压降下，其换热系数却有显著提升，约为弓形折流板的1.3倍。这意味着在同样的压力损失下，螺旋折流板能提供更高的传热效率。 数值计算与实验结果的吻合度高，证实了所采用的数学模型合理且能够准确反映实际换热器的工作状况。这项研究对于改进管壳式换热器的设计和提高其能效具有重要的理论指导意义，有助于工程师在设计过程中选择更适合的折流板结构，以优化换热性能和降低运行成本。