无死角螺旋板式热交换器传热与流动特性

无死角螺旋板式热交换器作为热交换器的典型结构形式之一，广泛应用于煤化工、炼钢、制冷、污水处理等行业。适用于汽-汽、汽-液、液-液对流传热，蒸汽;令凝传热和液体蒸发传热，具有传热系数高，污垢热阻小等诸多优点。

无死角螺旋板式热交换器的综合性能对石化、制冷等行业装置的能性综合利用与节能起到重要的作用。目前针对无死角螺旋板式热交换器的研究大多集中在结构设计、失效分析等方面，对其传热与流动特性及其影响因素的硏充相对较少。

采用数值模拟方法对螺旋板式换热器流道中添加螺旋形扰流体的工况进行数值模拟。分析了添加扰流柱对换热器流动换热特性的影响；基于火积耗散理论，分析了螺旋板式换热器运行过程中因传热和压降造成的火积耗散数与冷流体出口温度、流速的关系。

（1）换热面积一定的尊旋板式热交换器，相同流速下当星直径较大时总换热系数相对较高，压力降相对较低。当星直径由19.7mm増加至37.9mm时，总传热系数相对增加9%，平均压力降相对降低45%.而定距柱密度由200个血2增加至800^m2时，总传热系数相对增加17%，压力降相对増加129%。关键结构参数对压力降的影响高于对总传热系数的影响。

（2）冷流体进口温度的提高可増强对流换热效果，减小流体流动的阻力。当冷流体进口温度从18°C提高到30°C时，其总传热系数相对增加6%，而平均压力降相对降低5%。

（3）基于试验数据对湍流状态下螺旋流的对流换热系数和压力降准则式进行了拟合并进行了试验验证，对流换热系数拟合公式的平均相对误差为5.4%，压力降拟合公式的平均相对误差为6.3%，均显著低于标准推荐公式的平均相对误差拟合公式为螺旋板换热器的能效评价奠定了基础。

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