涂愛民，劉世杰，莫遜，朱冬生，尹應(yīng)德

（1 中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所，廣東廣州510640； 2 中國(guó)科學(xué)院可再生能源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510640；3 廣東省新能源和可再生能源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510640）

引 言

目前我國(guó)的燃機(jī)熱電項(xiàng)目作為電網(wǎng)調(diào)峰機(jī)組運(yùn)行越來越普遍，受制于燃機(jī)的運(yùn)行調(diào)節(jié)方式，當(dāng)燃機(jī)以部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，熱耗率會(huì)增加，但通過加熱燃機(jī)入口空氣，可有效提高燃機(jī)部分負(fù)荷運(yùn)行效率。基于燃機(jī)電廠所在地年平均工況進(jìn)行進(jìn)氣溫度調(diào)節(jié)的換熱器，一般設(shè)置在進(jìn)氣室前端，既可以做進(jìn)氣加熱器用，夏季室外環(huán)境溫度較高時(shí)也可以做冷卻器用。燃機(jī)進(jìn)氣溫度控制系統(tǒng)專用換熱器是燃機(jī)進(jìn)氣溫度控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)提高機(jī)組運(yùn)行效率和設(shè)備運(yùn)行可靠性起著重要作用。專用換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化關(guān)系到整個(gè)燃機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。燃機(jī)進(jìn)氣溫度控制專用換熱器具有大跨度、迎風(fēng)面大和高位布置的特點(diǎn)，因此對(duì)換熱器的選擇和設(shè)計(jì)有特殊的、更嚴(yán)格的要求[1-4]。傳統(tǒng)進(jìn)氣加熱器根據(jù)加熱熱媒的不同，有進(jìn)氣熱水加熱（IWH）（利用余熱鍋爐低溫余熱）和進(jìn)氣抽氣加熱（IBH）（利用壓氣機(jī)中段排氣）兩種加熱方式。當(dāng)壓氣機(jī)IBH 全開時(shí)，抽氣量為壓氣機(jī)流量的5%[2]；IBH 加熱方式使壓氣機(jī)耗功增加，降低了燃機(jī)發(fā)電效率。IWH 利用余熱鍋爐低溫省煤器熱水來加熱燃機(jī)進(jìn)氣，可以減少IBH系統(tǒng)的抽氣閥門開度，降低抽氣量，在部分負(fù)荷工況下，起到優(yōu)化進(jìn)氣加熱系統(tǒng)、提高燃機(jī)部分負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性的目的。而通過管內(nèi)媒介的切換，在夏季高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，配合冷源系統(tǒng)還可以作為進(jìn)氣冷卻器使用，有助于提高燃機(jī)進(jìn)氣量和機(jī)組產(chǎn)能，IWH 就成為冷熱兩用的進(jìn)氣溫度調(diào)節(jié)換熱器。

目前，燃機(jī)進(jìn)氣溫度控制系統(tǒng)換熱器一般采用鋼鋁翅片管，盡管翅片管換熱器可以獲得相對(duì)較高的換熱效率，但對(duì)于燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，由于進(jìn)氣量大，允許壓降低，因而設(shè)計(jì)的進(jìn)氣加熱器迎風(fēng)面尺寸較大（以PG 9171E 燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)為例，其燃機(jī)單面進(jìn)氣，迎風(fēng)面積達(dá)180 m2，進(jìn)風(fēng)量450 kg/s），這種大跨距的換熱器很容易產(chǎn)生振動(dòng)，損傷焊口，造成破裂及中間加熱液滲漏等問題；另一方面，在翅片肋腳處容易產(chǎn)生積灰現(xiàn)象，不易清洗，增加表面污垢熱阻，降低換熱效率；此外，用于冷卻時(shí)，還存在管外凝結(jié)水積聚于翅片肋腳處腐蝕換熱管的風(fēng)險(xiǎn)[5-10]。近些年，螺旋扭曲管作為一種高效且無振動(dòng)的強(qiáng)化換熱元件在高效換熱設(shè)備的應(yīng)用得到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注[11-18]。從國(guó)內(nèi)外研究可以看出，扭曲管換熱器管程強(qiáng)化傳熱性能的研究基本上已經(jīng)得到共識(shí)，對(duì)影響綜合傳熱性能的Reynolds數(shù)、Prandtl 數(shù)以及扭曲管導(dǎo)程、壓扁程度等幾何參數(shù)也給出了較為準(zhǔn)確的最佳取值范圍，但對(duì)于殼程的強(qiáng)化傳熱性能目前還停留在定性分析上，并未給出定量的最佳取值[19-21]。其中一個(gè)主要原因是對(duì)殼程的研究需要建立換熱器整體模型，而由于扭曲管本身并非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在模型的簡(jiǎn)化上存在問題，當(dāng)前對(duì)扭曲管換熱器殼程的研究模型都僅為幾根管到幾十根管的小模型，與工業(yè)應(yīng)用的真實(shí)情況存在較大的差距，且由于扭曲管結(jié)構(gòu)復(fù)雜，離散模型時(shí)的網(wǎng)格數(shù)非常巨大，要接近真實(shí)模型，對(duì)計(jì)算機(jī)的性能要求很高。因而，總體上對(duì)扭曲管的殼側(cè)研究相對(duì)較少[22]。此外，從目前公開的文獻(xiàn)中還可以看出，螺旋扭曲管主要用于管殼式換熱器應(yīng)用場(chǎng)合，而用于其他換熱器形式的較少，尤其是對(duì)管外流體橫向沖刷螺旋扭曲管的研究報(bào)道極少，只有莫遜等[18]、Li等[23-24]對(duì)煙氣橫向沖刷螺旋扭曲管換熱器煙氣余熱回收換熱器做過初步的模擬與實(shí)驗(yàn)研究，并與H 型翅片管換熱特性進(jìn)行了對(duì)比[25]。本文在對(duì)螺旋扭曲管特點(diǎn)進(jìn)行介紹的基礎(chǔ)上，對(duì)其在燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣溫度調(diào)節(jié)換熱器中的應(yīng)用進(jìn)行了可行性分析，并模擬燃機(jī)進(jìn)氣專用換熱器實(shí)際運(yùn)行的工況，對(duì)螺旋扭曲管燃機(jī)進(jìn)氣加熱器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及工程應(yīng)用研究，并重點(diǎn)測(cè)試了管外側(cè)氣流速度對(duì)傳熱和流阻性能的影響。

1 螺旋扭曲管換熱器特點(diǎn)及替代傳統(tǒng)翅片管可行性研究

螺旋扭曲管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示，其中A為長(zhǎng)軸、B為短軸、S為扭矩。由圓管壓扁扭曲而成，沿管長(zhǎng)方向呈螺旋狀，流體在管內(nèi)外流動(dòng)時(shí)，在垂直于主流的方向產(chǎn)生二次流，加強(qiáng)流體對(duì)壁面邊界層的擾動(dòng)，從而提高流體的湍流度，增強(qiáng)流體的換熱性能[23-26]。螺旋扭曲管每半個(gè)扭矩在長(zhǎng)軸處都直接接觸，如圖2所示，可采用鋼帶捆扎或者點(diǎn)焊后便可形成一體化的管排，可大大提升其抗振動(dòng)性能[27]。

圖1 螺旋扭曲管結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structural sketch of spiral twisted oval tube

圖2 一體化管排示意圖Fig.2 Diagram of integrated pipe arrangement

燃機(jī)進(jìn)氣專用換熱器具有跨距大、高位布置的特點(diǎn)，客觀上要求換熱器具有較好的抗振動(dòng)性能。傳統(tǒng)鋼鋁翅片管為了克服換熱管的振動(dòng)采取了一些加固措施，盡管在翅片與加固扁鋼間采用了柔性材料，仍難免因柔性材料的老化導(dǎo)致翅片與扁鋼直接接觸摩損的現(xiàn)象，當(dāng)維護(hù)更換不及時(shí)時(shí)會(huì)有翅片磨損擴(kuò)大固定扁鋼或鋼架與管壁的間隙和振動(dòng)加劇的現(xiàn)象，從而存在安全風(fēng)險(xiǎn)。采用螺旋扭曲管換熱器則由于其自支撐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，振動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)大大降低。該燃機(jī)進(jìn)氣專用換熱器具有以下特點(diǎn)：

(1)采用螺旋扭曲管管型替代鋼鋁翅片管，管截面每一個(gè)螺矩在長(zhǎng)軸端點(diǎn)處彼此直接接觸形成自支撐，且管束通過鋼帶捆扎成整體，管束抗振動(dòng)能力比單管大大提高(見文獻(xiàn)[27]相關(guān)描述)；

(2)螺旋流結(jié)構(gòu)可以使得管外流體（空氣）在垂直主流方向產(chǎn)生二次流，加強(qiáng)擾動(dòng)，提高管外側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；螺旋扭曲管結(jié)構(gòu)提高了管內(nèi)側(cè)流體的湍流度，降低邊界層熱阻，且相對(duì)于圓管，比表面積提高了2～3倍，管內(nèi)側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)得到明顯加強(qiáng)；

(3)由于沒有翅片，加上氣流擾動(dòng)，外表面不容易結(jié)垢，且表面清洗容易，便于維護(hù)；

(4)沒有翅片管換熱器的翅片破損方面的擔(dān)憂，不存在翅片管接觸熱阻的問題，換熱器運(yùn)行過程中換熱性能衰減極??；

(5)當(dāng)螺旋扭曲管換熱器作為空氣冷卻器使用時(shí)，由于管內(nèi)工質(zhì)呈螺旋流動(dòng)，冷流體將在離心力作用下切近壁面旋流運(yùn)行，有助于擴(kuò)大換熱溫差，提高綜合傳熱系數(shù)，更能發(fā)揮螺旋扭曲管換熱器的優(yōu)勢(shì)；

(6)螺旋扭曲管由于具有與波紋管類似的弧形結(jié)構(gòu)，且其特有的橢圓形或扁圓形截面能有效地避免卡門渦街的產(chǎn)生，所以能避免出現(xiàn)傳統(tǒng)管殼式換熱器的誘導(dǎo)振動(dòng)，從而減少噪聲和管子損傷；

(7)當(dāng)用于進(jìn)氣氣體冷卻時(shí)，螺旋扭曲管的光滑表面結(jié)構(gòu)，不會(huì)產(chǎn)生凝結(jié)水積聚存留導(dǎo)致的銹蝕管表面問題，且由于螺旋氣流的擾動(dòng)和卷吸作用，凝結(jié)水表面生長(zhǎng)成聚過程中容易被氣流帶走，難以在表面積聚。

但由于螺旋扭曲管換熱器通過提高比表面積來消除管內(nèi)外流體對(duì)流傳熱系數(shù)的差距較為有限，因此以管基換熱面積為基準(zhǔn)的螺旋扭曲管換熱器要比鋼鋁翅片管換熱面積更大，才能滿足同等換熱量能力的要求。本文的工作就是考察可比較的換熱器空間布局和質(zhì)量條件下，采用螺旋扭曲管的燃機(jī)進(jìn)氣專用換熱器換熱性能逼近采用鋼鋁翅片管的燃機(jī)進(jìn)氣專用換熱器換熱性能的程度，進(jìn)而考察螺旋扭曲管替代傳統(tǒng)翅片管用于燃機(jī)進(jìn)氣換熱器的可行性。

2 模擬工況實(shí)驗(yàn)研究

2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與測(cè)試方法

對(duì)管外側(cè)的流體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，模仿燃機(jī)進(jìn)氣加熱器工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)相同的熱水進(jìn)出口溫度和進(jìn)出氣溫度工況條件對(duì)螺旋扭曲管換熱器進(jìn)行測(cè)試。圖3是測(cè)試系統(tǒng)示意圖，實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)回路，管外冷空氣被管內(nèi)熱水加熱升溫后，熱空氣直接向大氣排放。管內(nèi)熱水放熱后，返回水箱中被加熱器加熱后被水泵重新打入管內(nèi)進(jìn)行換熱。實(shí)驗(yàn)過程中，換熱器管外側(cè)流體為空氣，空氣橫向沖刷管束，入口溫度為15℃；管側(cè)流體為熱水，入口溫度為65℃。保持管內(nèi)水流速恒定0.3 m/s，不斷改變管外空氣進(jìn)口流量。實(shí)驗(yàn)時(shí)管內(nèi)側(cè)熱水入口流速控制在恒定值（0.3 m/s），由于僅是短時(shí)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，不考慮污垢熱阻的影響，且在實(shí)驗(yàn)溫度變化范圍內(nèi)熱水側(cè)的物性可認(rèn)為是不變值，則管壁熱阻和管內(nèi)對(duì)流熱阻為常量，從而將總傳熱系數(shù)看作僅受管外對(duì)流傳熱系數(shù)影響的因變量。表1是換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸。螺旋扭曲管換熱器管基材質(zhì)為304；碳鋼鋁翅片管翅片為雙金屬碳鋼鋁制翅片管（DR 型）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來源于文獻(xiàn)[28]。測(cè)試時(shí)水側(cè)定性溫度50℃，空氣側(cè)定性溫度25℃，管內(nèi)水流速0.3 m/s。表2是測(cè)量?jī)x器參數(shù)，根據(jù)測(cè)量?jī)x器精度及實(shí)驗(yàn)測(cè)量范圍得到的傳熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量最大相對(duì)誤差為±2.77%，風(fēng)側(cè)阻力實(shí)驗(yàn)測(cè)量最大相對(duì)誤差為±0.82%。

表1 螺旋扭曲管換熱器與鋼鋁翅片管換熱器結(jié)構(gòu)尺寸Table 1 Structural dimensions of spiral twisted oval tube heat exchangers and steel and aluminum rolled finned tube heat exchangers

圖3 測(cè)試系統(tǒng)示意圖Fig.3 Schematic of test system

表2 測(cè)量?jī)x器參數(shù)Table 2 Parameters of measuring instrument

2.2 數(shù)據(jù)處理

為對(duì)換熱器的傳熱性能及壓降性能進(jìn)行分析，需要對(duì)測(cè)量出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，總換熱量Q 計(jì)算如下[29-30]

式中，qm為質(zhì)量流量，kg/s；cp為比定壓熱容，kJ/(kg·K)；Δt為進(jìn)出口溫差，℃。

總傳熱系數(shù)K滿足

式中，A為空氣側(cè)總換熱面積，m2；ΔTm為對(duì)數(shù)平均溫差，℃；hw為水側(cè)傳熱系數(shù)，W/(m2·℃)，對(duì)于螺旋扭曲管管內(nèi)對(duì)流換熱，采用文獻(xiàn)[29]公式，對(duì)于圓管采用Dittus-Boelter 經(jīng)驗(yàn)公式；Aw為水側(cè)換熱面積，m2；di和do分別為基管內(nèi)外徑，m；λwall為管壁熱導(dǎo)率，W/(m·K)；l為基管長(zhǎng)度，m；ha為空氣側(cè)傳熱系數(shù)，W/(m2·℃)；Aa-t為管外壁和空氣的接觸面積，m2；Af為翅片面積，m2；η為翅片效率。

無量綱Nusselt 數(shù)Nu 和Euler 數(shù)Eu[26]用于表征流體的傳熱及壓降特性，其計(jì)算如下

式中,d 為管外側(cè)當(dāng)量直徑，m；λ 為空氣的熱導(dǎo)率，W/(m·K)；ΔP 為空氣側(cè)壓降，Pa；z 為管排數(shù)；ρ 為空氣的密度，kg/m3；u為空氣的速率，m/s。

2.3 結(jié)果分析

圖4是兩種管型換熱器在不同管外流速下的總傳熱系數(shù)對(duì)比。其中雙金屬翅片管是基于管外翅片及管基換熱面積的總傳熱系數(shù)，而螺旋扭曲管則是基于管外表面積的總傳熱系數(shù)。從對(duì)比可以看出，兩種管型換熱器總傳熱系數(shù)均隨著管外風(fēng)速的增大而增大，當(dāng)風(fēng)速由4.0 m/s 提高到10.0 m/s（即增大了1.5 倍），其中雙金屬翅片管總傳熱系數(shù)提高了62.9%，螺旋扭曲管換熱器總傳熱系數(shù)提高了73.6%；在同樣管內(nèi)流速下，螺旋扭曲管可達(dá)到的總傳熱系數(shù)是雙金屬翅片管換熱器的3.9～4.3倍；在測(cè)試流速范圍內(nèi)，螺旋扭曲管換熱器隨著管外風(fēng)速的提高總傳熱系數(shù)提高的幅度要大一些。

圖4 不同管外空氣流速下的總傳熱系數(shù)對(duì)比Fig.4 Comparison of total heat transfer coefficient under different air flow rates outside tube

圖5 管外側(cè)傳熱系數(shù)隨空氣流速的變化Fig.5 Change of shell side heat transfer coefficient with air velocity

圖5 為管外側(cè)傳熱系數(shù)隨管外空氣流速的變化，從圖中可以看出，隨著管外空氣流速的增加，螺旋扭曲管換熱器及雙金屬型翅片管換熱器的管外側(cè)傳熱系數(shù)都在增大，但雙金屬型翅片管換熱器管外側(cè)傳熱系數(shù)的增加幅度相對(duì)螺旋扭曲管換熱器增長(zhǎng)幅度更小，變動(dòng)范圍36.3～70.7 W/(m2·K)，而螺旋扭曲管換熱器管外側(cè)傳熱系數(shù)從88.0 W/(m2·K)增大到160.5 W/(m2·K)。雙金屬型翅片管換熱器管外側(cè)傳熱系數(shù)隨管間風(fēng)速變化趨勢(shì)較為平緩，螺旋扭曲管換熱器管外側(cè)傳熱系數(shù)則在低風(fēng)速區(qū)增長(zhǎng)較快，高風(fēng)速區(qū)增長(zhǎng)趨緩。這是由于空氣在螺旋扭曲管管束間流動(dòng)時(shí)低流速區(qū)湍動(dòng)性會(huì)比翅片管的高，從而提高了傳熱效率。

圖6 為管外側(cè)壓降隨空氣流速的變化，從圖中可以看出，隨著空氣流速的增大，螺旋扭曲管換熱器及雙金屬型翅片管換熱器的管外側(cè)壓降都逐漸增大，雙金屬型翅片管換熱器管外側(cè)壓降變動(dòng)范圍45.2～198.0 Pa，螺旋扭曲管換熱器管外側(cè)壓降變動(dòng)范圍為27.6～150.0 Pa，由于雙金屬翅片管翅片的影響，同樣管間流速下阻力更大，且隨著氣流速度的增大，兩者的差距更明顯。從圖6還可以看出，在同樣允許阻力條件下，螺旋扭曲管換熱器管間風(fēng)速可以比雙金屬翅片管換熱器大一些（大18%～30%），進(jìn)而提高管外側(cè)傳熱系數(shù)及總傳熱系數(shù)。

圖6 管外側(cè)壓降隨空氣流速的變化Fig.6 Change of shell side pressure drop with air velocity

由于在實(shí)際工程應(yīng)用中，需要綜合考慮換熱能力和壓降兩者對(duì)換熱器的影響。為對(duì)比分析螺旋扭曲管換熱器與雙金屬型翅片管換熱器管外側(cè)強(qiáng)化效果的差異，采用綜合性能評(píng)價(jià)因子

式中，下角標(biāo)1、2 分別表示螺旋扭曲管換熱器與雙金屬型翅片管換熱器。η 大于1 表明在同樣的輸出功率下螺旋扭曲管換熱器輸出熱量大于雙金屬型翅片管換熱器，反之說明在相同的輸出功率下螺旋扭曲管換熱器輸出熱量小于雙金屬型翅片管換熱器。圖7為綜合性能評(píng)價(jià)因子隨空氣流速的變化，綜合性能評(píng)價(jià)因子η 波動(dòng)范圍為1.31～1.52，說明從能效方面評(píng)價(jià)螺旋扭曲管換熱器的性能比雙金屬型翅片管換熱器有一定優(yōu)勢(shì)，且在低流速下優(yōu)勢(shì)更明顯。

圖7 管外側(cè)綜合性能評(píng)價(jià)因子隨空氣流速的變化Fig.7 Change of shell side comprehensive performance evaluation factor with air velocity

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，擬合出螺旋扭曲管換熱器管外側(cè)Nusselt數(shù)和Euler數(shù)準(zhǔn)則關(guān)系式分別為

3 應(yīng)用案例分析

以某在建燃機(jī)電廠項(xiàng)目采用的E級(jí)PG9171E型機(jī)組為例，采用螺旋扭曲管進(jìn)行進(jìn)氣加熱器設(shè)計(jì)，并與原來的不銹鋼鋁翅片管設(shè)計(jì)方案從質(zhì)量、外形尺寸、換熱能力和阻力等幾方面進(jìn)行對(duì)比。方案設(shè)計(jì)時(shí)保持了原設(shè)計(jì)對(duì)換熱器外形尺寸的總體要求，并在總體換熱能力和系統(tǒng)阻力上滿足設(shè)計(jì)要求。其進(jìn)氣加熱器設(shè)計(jì)參數(shù)見表3，整臺(tái)機(jī)組進(jìn)氣換熱器分成7 個(gè)相同模塊，采用螺旋扭曲管換熱器和傳統(tǒng)鋼鋁翅片管換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)對(duì)比見表4。

表3 進(jìn)氣加熱器設(shè)計(jì)介質(zhì)參數(shù)（單模塊）Table 3 Intake heater design media parameters（single module）

對(duì)比表4 可以發(fā)現(xiàn)，采用螺旋扭曲管替代不銹鋼鋁翅片管，雖然換熱管質(zhì)量有所提高，空氣側(cè)阻力略有增大（阻力增大了22.3%，換算成同等換熱能力下阻力增大了14.7%），但整個(gè)模塊的質(zhì)量降低了3.2%，而同時(shí)換熱能力也提高了6.7%，換熱能力的提高增強(qiáng)了加熱器對(duì)空氣溫度的調(diào)控能力（同等換熱器質(zhì)量下?lián)Q熱能力提高9.9%左右）；重要的是螺旋扭曲管換熱器的抗振動(dòng)能力和抗污垢影響的換熱性能衰減能力均明顯提高，由于光管表面不易積水和納垢，換熱器性能受污垢影響小，不會(huì)因積垢和腐蝕而出現(xiàn)換熱能力明顯衰減的現(xiàn)象，可靠性明顯增強(qiáng)；且由于清洗頻次和每次清洗的時(shí)間大大降低，換熱器的維護(hù)工作量會(huì)明顯降低。此外，雖然換熱管質(zhì)量略有提高，但由于考慮材料成本和加工成本后的螺旋扭曲換熱管單位成本明顯低于鋼鋁翅片管，實(shí)際總造價(jià)將可以降低10%左右。

表4 兩種換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)對(duì)比（單模塊）Table 4 Comparison of design calculation parameters of two heat exchangers（single module）

4 結(jié) 論

模擬燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣加熱器實(shí)際運(yùn)行的工況，對(duì)螺旋扭曲管換熱器和雙金屬翅片管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及工程應(yīng)用研究，得到的結(jié)論如下。

(1)螺旋扭曲管替代傳統(tǒng)鋼鋁翅片管作為燃機(jī)進(jìn)氣換熱器的換熱元件，由于管子之間可形成自支撐結(jié)構(gòu)，提升了換熱器整體抗振動(dòng)性能，降低了表面積灰和腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。

(2)對(duì)采用螺旋扭曲管和雙金屬型翅片管的換熱器進(jìn)行了燃機(jī)進(jìn)氣加熱器工況模擬實(shí)驗(yàn)研究，在測(cè)試工況范圍內(nèi)，螺旋扭曲管換熱器管外側(cè)傳熱系數(shù)及壓降分別為雙金屬型翅片管換熱器的2.20～2.45 倍和0.61～0.76 倍，而基于能效對(duì)比的綜合性能評(píng)價(jià)因子為1.31～1.52，表明在燃機(jī)進(jìn)氣加熱器運(yùn)行工況條件下螺旋扭曲管換熱器較雙金屬翅片管換熱器在換熱能力上具有一定的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試情況，擬合出了管外側(cè)的傳熱與流動(dòng)阻力準(zhǔn)確關(guān)聯(lián)式。

(3)以實(shí)際應(yīng)用案例為依據(jù)，采用螺旋扭曲管替代不銹鋼鋁翅片管作為進(jìn)氣加熱器換熱元件，在同樣外形尺寸下，換熱器換熱能力略有提高，同時(shí)換熱模塊質(zhì)量略有降低，但換熱器阻力有所提高。該換熱元件替代的重要意義在于克服了傳統(tǒng)進(jìn)氣加熱器抗振動(dòng)能力差和表面清洗困難的問題，提高了設(shè)備運(yùn)行可靠性，維護(hù)工作更為簡(jiǎn)單。