双股流绕管换热器工艺计算方法及结构设计研究

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绕管换热器是一种结构紧凑,换热效率高的管壳式换热器,应用前景广阔。但目前国内对绕管换热器设计缺少理论依据,计算方法准确性偏低,双股流绕管换热器更是缺少相关的研究。本文在前人的基础上,对双股流绕管换热器工艺计算方法和结构设计进行了研究,研究内容和得到的结论如下:  (1)针对双股流绕管换热器的布管方式,提出了分开布置和交叉布置两种布管方式,为了对比两种布管方式在传热性能方面的优劣,通过数值模拟方法对其进行了研究,结果表明交叉布管的换热温差更加均匀,换热效率更高。  (2)针对不带相变的双股流绕管换热器工艺计算,建立了双股流绕管换热器计算模型,提出了独立计算各个管程换热量和换热面积的方法。针对不能确定出口温度的设计工况,提出了以双股流绕管换热器各管程的换热面积与换热管数成正比为判据的假设迭代计算方法。  (3)针对带相变的双股流绕管换热器工艺计算,建立了双股流绕管换热器双侧相变换热的计算模型,提出了基于相变点的双股流绕管换热器分段计算方法。针对不同的设计工况,在建立分段计算模型的基础上,以双股流绕管换热器各管程的换热面积与换热管数成正比作为迭代计算判据,计算各分段点处管程和壳程工质的待定温度,以及各分段的物性参数、(对数)平均温差和换热面积,最终分别加和得到各管程的总换热面积。  (4)为了验证本文提出的双股流绕管换热器结构设计方法和工艺计算方法的准确性,对工程实例1进行了校核计算,准确的计算结果验证了本文提出的假设迭代计算方法,结构设计方法和对流换热系数计算方法的可行性和准确性;对工程实例2进行了设计计算,可方便而准确地得到设计结构,验证了分段计算方法的正确性和可行性。
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