项目名称：螺旋折流板换热器热力设计技术

负责人：陶文铨，何雅玲，张剑飞

联系电话/传真：029-82669106

E-mail：wqtao@mail.xjtu.edu.cn，yalinghe@mail.xjtu.edu.cn

所在学院：能动学院

项目简介：

管壳式换热器在现代工业中占有十分重要的地位，特别是在动力、能源、化工、空调制冷、石油、冶金、核能等工业领域中应用极为广泛，它是工艺流程中的一种主要设备。传统的弓形折流板换热器存在流动死区，易结垢，无法充分利用传热面积从而导致传热系数低，压降大，管束易产生流体诱导振动等缺点。高效的管壳式换热设备能从多方面节省能源的消耗：一方面可以节省驱使换热器中冷热两种流体的运动所需的功耗，同时换热面积的缩小可以减少生产换热设备所需的能耗以及原材料，有效的结构形式还可以减少换热面结垢的可能性，延长运行周期。因此换热设备的高效强化是实现我国过程工业节能的关键因素之一。据统计，管壳式换热器大约占世界换热器市场总份额的35–40%，且在石油、化工领域管壳式换热器能占到高达70％的份额。因此对螺旋折流板管壳式换热器进行推广应用对于节能具有重要的意义，可以创造巨大的社会效益和经济效益。

上世纪末提出使用螺螺旋折流板支撑结构代替传统的弓形折流板支撑结构可以显著降低壳侧压降，也有利于强化换热，具有良好的综合性能，虽然近十余年中国内外对于螺旋折流板管壳式换热器开展了较多的研究，但现有的公开发表的资料中未见到有关螺旋折流板换热器的完整的设计方法介绍。本技术基于本课题组大量的试验与数值模拟研究并参考相关公开发表的文献，开发一套完整的热力设计方法和软件。

该项目是在教育部重点课题和“973”项目的大力支持下，经过多年的努力完成的。针对单壳程多管程单相介质流动换热的螺旋折流板管壳式换热器所开发的热力设计软件，该软件拥有完全的自主知识产权。本软件采用VB6.0、EXCEL2003和FORTRAN混合编程。VB形成可视化操作界面，可视化数据输入输出，实现数据传递功能；调用FROTRAN语言编制的可执行程序读取所需数据完成核心计算；调用EXCEL软件进行相关数据的保存和输入输出管理。主要模块功能如下：

1）软件可以完成设计和校核两种计算，分别调用不同的可执行程序。基于程序计算方式的不同在软件中设置了不同的参数输入要求，可按照软件提示和界面显示情况操作。

2）模块中已经集成了水、320#导热油、汽轮机油以及空气的物性。结合VB编程，软件实现了用户自定义扩展物性的功能。

3）计算结果通过VB编程调用EXCEL，输出文件为TEMA标准的表格或含有三页表单的EXCEL表格，方便用户进行修改保存。

4）软件可以通过EXCEL文件进行输入数据的保存和导入。

5）软件可以进行公制和英制两种单位制的转换，相应的输入数据自动进行换算。

通过与实验数据进行校核，该软件所用方法完全满足工程应用的需要。