重庆大学硕士学位论文 中文摘要

　　摘 要

　　换热器在多工程领域内广泛被使用。其中，管壳式换热器因结构可靠、适用

　　范围广等优点应用更为普遍。管壳式换热器内壳侧流体的流动形式对其性能影响

　　十分显着。纵流管壳式换热器因具有较小的流动阻力和较高的传热性能成为了国

　　内外学者研究的焦点。为进一步强化换热性能，一般采用弓形折流板，但压力损

　　失极增，功耗增大。为此，本论文基于涡节强化换热管，提出一种新型的涡节管

　　管壳式换热器，以期达到带有折流板光管管壳式换热器的换热效果同时降低压损。

　　本论文采用可实现的k- ε湍流模型，首先对比模拟研究了逆流涡节管换热器、

　　纯逆流光管换热器和带折流板的光管换热器的流动换热特性。结果表明，相比纯

　　逆流光管管壳式换热器，涡节结构可以强化逆流管壳式换热器管内外的换热效果，

　　且管程强化换热相较于壳程更为显着；管程压力损失较壳程大，但综合性能较壳

　　程优良。相较不同折流间距的光管换热器，管程流体进口Re 大于5000 时，逆流

　　涡节管换热器管内换热性能优于小折流间距的光管换热器。计算Re 范围内，逆流

　　涡节管换热器壳程换热性能较差，这是由于壁面形状的变化对影响壳程流动换热

　　特性能力受限。

　　为进一步强化所提出的逆流涡节管换热器壳程性能，在壳程增设弓形折流板，

　　并研究了折流板与涡节管有无间隙时大折流间距（187.5mm ）的涡节管换热器壳程

　　流动传热特性。结果表明，带折流板的涡节管换热器壳程换热性能能够得到进一

　　步提高同时也能够有效降低壳程压力损失。无间隙时壳程换热性能提高更为显着，

　　有间隙时壳程压降下降更显着。而且，在一定的Re 时，可以达到小折流间距的光

　　管换热器的换热效果。

　　关键词：涡节管；管壳式换热器；折流板；强化换热；数值模拟

　　I

　　重庆大学硕士学位论文 英文摘要

　　Abstract

　　Heat exchangers are widely used in many fields. Among all types of heat

　　exchangers, shell-and-tube heat exchangers are more common in industrial applications

　　due to their reliable structure, wide application range. The different flow patterns on the

　　shell side have a significant effect on the performance of the shell-and-tube heat

　　exchanger. The longitudinal flow heat exchanger has become the focus of scholars at

　　home and abroad due to its small flow resistance and high heat transfer performance. In

　　order to improve the comprehensive performance of the heat exchangers, baffles are

　　added to the shell side of heat exchangers which will lead to a significant increase in

　　pressure loss and power consumption in the shell side of heat exchangers. In this paper,

　　one new type of shell and tube heat exchanger with vortex-shaped tube is proposed.

　　Vortex tube ca