折流板对管壳式换热器性能的影响

节选自：陶晓宇. 折流板对管壳式换热器性能影响的研究综述[J]. 化工机械, 2019, 46(2).

1 折流板缺口高度的影响

弓形折流板是应用最为广泛的折流板结构，其缺口弦高宜取0.20～0.45倍的壳程圆筒内径。折流板缺口弦高的变化必定会改变流体的流动状态，进而影响传热效率。

研究发现：

壳程压降和换热系数随着折流板缺口高度的增大而减小。

折流板垂直切口的换热器壳程传热系数最大，水平切口时传热系数最小；45°切口时壳程压降最大，垂直切口时壳程压降最小。

2 折流板间距的影响

折流板最小间距应不小于壳体内径的1 /5 且不小于50mm，管束两端的折流板应尽可能布置在壳程进、出口接管处，其他折流板宜等距布置。

折流板间距越小，换热管自振频率越大，壳程压力降越大，换热效率越高。

研究发现：

螺旋折流板压力损失小于弓形折流板结构，流量增加，螺旋折流板和弓形折流板结构的换热系数增大。

折流板间距越大壳程传热系数越小，压降越小。

3 折流板结构形式的影响

常见的折流板结构形式有弓形折流板、螺旋形折流板、圆盘－圆环形折流板及扇形折流板等。不同折流板结构，换热器的流动和传热性能也不同。

研究发现：

螺旋折流板换热器的壳程传热系数和综合性能高于弓形折流板换热器，弓形折流板换热器的壳程压力损失大于螺旋形折流板换热器。

螺旋折流板换热器中壳程速度的分布更为均匀。

相同工况下，扇形折流板换热器中压力分布最合理，圆盘－圆环形折流板换热器速度分布更为均匀，有利于减缓设备振动磨损，弓形折流板换热器温度幅度变化大。

4 折流板的选材及制造

虽然折流板一般不考虑腐蚀裕量，但如果选材不当同样会影响换热器使用。例如，折流板材料在低温环境下的韧性和脆性改变，折流板材料在高温下的蠕变，折流板、介质、换热管之间的电化学腐蚀等都会引起折流板的损坏。

文献还给出了个例子，在硫酸工业中，硫酸的强腐蚀性就要求折流板的材料具有较强的耐蚀性。在浓硫酸冷却器中最好选用高硅不锈钢，但是高硅不锈钢成本较高。可以选用阳极保护技术配合304L 不锈钢。304L 不锈钢在进行阳极极化时，当电流达到一定的数值，金属表面就会生成一层具有很强耐蚀性能的钝化膜使电流减小，持续给金属施加较小的电流就可以维持这种钝化，减缓金属的腐蚀。

折流板加工制造时，为防止换热管外表面损伤，折流板管孔均需倒角，磨除毛刺。为利于穿管，保证同心度，折流板、支撑板、拉杆孔等应一起配钻，同时钻孔方向应与穿管方向保持一致。