管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边三角形排列较紧凑，管外流体湍动程度高，传热分系数大；正方形排列则管外清洗方便，适用于易结垢的流体。②浮头式换热器管束一端的管板可自由浮动，完全消除了热应力;且整个管束可从壳体中抽出,便于机械清洗和检修。浮头式换热器的应用较广，但结构比较复杂，造价较高。

　　③ U型管式换热器 每根换热管皆弯成U形，两端分别固定在同一管板上下两区，借助于管箱内的隔板分成进出口两室。此种换热器完全消除了热应力，结构比浮头式简单，但管程不易清洗。

　　④涡流热膜换热器涡流热膜换热器的涡流热膜传热技术，通过改变流体运动状态来增加传热效果，当介质经过涡流管表面时，强力冲刷管子表面，从而提高换热效率。高可达W/m2℃。同时这种结构实现了耐腐蚀、耐高温、耐高压、防结垢功能。其它类型的换热器的流体通道为固定方向流形式，在换热管表面形成绕流，对流换热系数降低。在石化和化工制药设备的换热器系统中,管壳式换热器以其结构坚固、可靠性高、适应性强等优点在化工生产和使用中一直占主导地位,被广泛使用在精馏塔的塔顶冷凝器、冷却器和塔底再沸器等。在管壳式换热器的设计和使用中,积极考虑强化传热的新技术、新工艺,以提高能源利用率、减少金属材料的消耗,对推进石油化工制药行业的节能减排工作有着重要意义。壳程换热管之间插入螺旋扭片,螺旋扭片的?插入可以有效地改变壳程流体的流动形式,使壳?程流体产生多股自螺旋流的复杂流动形态[3],有?效提高换热管束壁面的流体速度,实现不同壳体?半径处流体的充分混合,从而达到强化传热的目?的。本文利用FLUENT软件对这种新型纵向多?螺旋流管壳式换热器的壳程湍流流动及换热进?行了三维数值模拟,根据模拟结果并对这种利用?螺旋扭片强化换热器壳程流体换热的机理进行?了有益的探讨。1　模拟模型

　　模拟采用的换热器为单管程、单壳程和螺旋扭?片结构。换热器以正方形布管,图1为螺旋扭片的?Pro/e三维立体示意图。图2为换热管与螺旋扭片?之间定位关系示意图。

　　由于纵向多螺旋流管壳式换热器的壳程结构比?较复杂,采用四面体网格划分,管程采用六面体网格?划分。此模型中边界类型有4种:进口、出口、管壁?和壳壁[4-5]。模拟模型的数学形式建立时,主要考虑?设置管程、壳程内流体满足控制守恒的连续性方程、质量方程、动量方程以及能量方程等。因壳程流体?处于湍流状态,进一步设置湍流k-ε模型。相关设?置完成后,进行了迭代计算,每次迭代210次左右?时,计算收敛,进行其残差曲线的分析。管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边三角形排列较紧凑，管外流体湍动程度高，传热分系数大；正方形排列则管外清洗方便，适用于易结垢的流体。

　　流体每通过管束一次称为一个管程；每通过壳体一次称为一个壳程。图示为简单的单壳程单管程换热器，简称为1-1型换热器。为提高管内流体速度,可在两端管箱内设置隔板，将全部管子均分成若干组。这样流体每次只通过部分管子，因而在管束中往返多次，这称为多管程。同样，为提高管外流速，也可在壳体内安装纵向挡板，迫使流体多次通过壳体空间，称为多壳程。多管程与多壳程可配合应用。

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