1.2 弹性管束传热元件

1.2.1 平面弹性管束

在换热器内流体诱导振动研究的基础上，山东大学程林教授设计开发了不同于传统管壳式结构的新型传热元件——平面弹性管束传热元件。代替传统的刚性元件，凭借其独特的复合梁弯曲结构，在壳程流体的诱发下产生振动，实现无源振动强化换热[4]。

如图1-3所示，平面弹性管束主要由四根铜制管束以及两块连接体（5、6）组成。其中4号管束与管程进口A端连接，1号管束与管程出口B端相连。当壳程流体横掠流过弹性管束时，在管束两侧会形成周期性的漩涡脱落，漩涡脱落形成的交互作用力致使管束产生振动，进而实现强化换热。

换热试验发现，在不同蒸汽压力和流速下，清洁表面弹性管束换热器的平均传热系数在4000～5300W/（m2·K）之间[5]。与刚性管束相比，平面弹性管束在低雷诺数下强化换热效果非常明显。管束传热性能对比如图1-4所示，平面弹性管束管外表面传热系数是刚性管束的3倍左右[6]。由于底部浮动管和顶部浮动管受流体作用力不同，不同层高的管束产生了不同的换热效果。

图1-3 平面弹性管束传热元件

图1-4 管束传热性能对比