螺旋缠绕管式换热器传热性能优化与计算程序开发

来源：计算机测量与控制杂志2023年第8期北京时间：

作者：郑蔚文,刘红梅,刘雪东,何旭,张红红,吕开新,陈荟

单位：常州大学 机械与轨道交通学院

摘要：螺旋缠绕管式换热器作为新型换热设备，与传统换热器相比，更为紧凑的管排列方式，增大了设备单位体积内的传热面积，且流体流动过程更易多流股化，从而提升传热综合效率；对设备的传热特性进行研究并与计算机技术相结合实现性能优化与计算方法改善，对于实际设备设计生产与使用具有重要意义；通过计算流体力学（CFD）方式，对螺旋缠绕管式换热器进行简化计算模型结构工作并开展数值模拟，研究不同管排列方式，相邻管层间距，壳程流速，换热管使用材料在设备换热性能方面的影响情况，得到设备优化结构，实现设备性能提升；选定管内径，管缠绕圈数，壳程流速以及管缠绕半径四个因素及其相对应水平参数开展正交试验，并分析单因素对于绕管式换热器综合传热性能PEC的影响情况及各因素的主次程度；运用Visual Basic语言进行计算程序开发，通过对流体物性参数，管内径，管缠绕圈数，管程数等进行输入并自动计算，实现压降，传热系数，综合性能指数等结果的可视化，提高后期设计工艺计算精度。

关键词：螺旋缠绕管式换热器;数值模拟;正交试验;性能优化;计算程序

基金资助：江苏省自然科学基金资助项(No.BK20210854）; 江苏高校自然科学基金项目(20KJB470009)