[发明专利]一种带折流板缠绕管式换热器的设计计算方法

说明书

一种带折流板缠绕管式换热器的设计计算方法，带折流板缠绕管式换热器包括螺旋缠绕管体、折流板、壳体位于折流板和壳体之间缺口、单流段区域，以及位于壳体内的管板，带折流板缠绕管式换热器的设计计算方法包括：无相变、单流体相变以及双流体相变三种不同条件的设计计算方法，无相变、单流体相变和双流体相变均采用分流段计算方式，而且无相变、单流体相变设计条件分别采用直接加权叠加方式；双流体相变设计条件各流段的传热需采用独立循环迭代计算。本发明能对带折流板缠绕管式换热器进行高效而准确的结构设计计算，并能根据已有换热器结构进一步优化，提高设计效率以及换热器换热性能，节省耗材。

技术领域

本发明涉及一种设计计算方法，具体是一种带折流板缠绕管式换热器的设计计算方法。

背景技术

换热器是工业系统中十分重要的一种能量交换设备，随着工业发展，工业系统对蒸发器换热器设备的性能要求日益增加，当前，换热器被广泛用于电厂、化工、暖通空调、热泵以及食品等行业的热量运输上，是大量工业设备的核心部件之一。

缠绕管式换热器是一种高效的换热设备，传统缠绕管式换热器难以设置折流板，因此，目前出现的缠绕管式换热器设计方法是基于无折流板情况，例如专利号CN102999707A“低温甲醇-甲醇缠绕管式换热器设计计算方法”，近年出现了带折流板的新型缠绕管式换热器，能显著提高传统缠绕管式换热器的换热效率，然而，带折流板的新型缠绕管式换热器结构与传统缠绕管式换热器有显著区别，其设计方法也互不相同，因此，如何对带折流板的缠绕管式换热器的进行优化设计计算，是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种方法合理，设计结构优异，有效提高换热器结构性能的带折流板缠绕管式换热器的设计计算方法，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种带折流板缠绕管式换热器的设计计算方法，带折流板缠绕管式换热器包括螺旋缠绕管体、折流板、壳体、位于折流板和壳体之间缺口、单流段区域，以及位于壳体内的管板，带折流板缠绕管式换热器的设计计算方法包括：无相变、单流体相变以及双流体相变三种不同条件的设计计算方法，无相变、单流体相变和双流体相变均采用分流段计算方式，而且无相变、单流体相变设计条件分别采用直接加权叠加方式；双流体相变设计条件各流段的传热需采用独立循环迭代计算。

进行无相变、单流体相变条件设计计算时，根据前后流段的传热温差间的线性关系，通过传热温差之比，获得后流段热负荷。因此，可按负荷要求，根据流段温差比值，进行叠加计算。

进行无相变、单流体相变条件设计计算时，拥有多流程的缠绕管式换热器，其后一流程的热负荷根据本流程进口的传热温差与前流程的传热温差之比所获得。

进行无相变、单流体相变条件单流段计算时，采用热负荷迭代法，进行双流体相变条件单流段计算时，采用出口干度迭代法。此外，双流体相变条件下，各流段的传热与压降均需独立循环迭代计算。

设计方法的当量直径计算方法：当量截面积＝(单流段水平投影面积-单层缠绕管水平投影面积)/单层绕管数，进而换算成等面积圆当量直径。

壳程流体流速采用折流板与壳体之间的缺口处流速作为横掠管束计算流速。

采用传热性能与压降性能综合评定的惩罚因子作为带折流板缠绕管式换热器的结构设计优劣判据。